DE2157960A1

DE2157960A1 - Lärmdämpfer für Flugzeug-Strahltriebwerke

Info

Publication number: DE2157960A1
Application number: DE19712157960
Authority: DE
Inventors: John Eirwyn Prof. Ewell Surrey; Hawkins Roy Filton; Dawson Hylton Pucklechurch; Smith William Yate; Bristol; Ffowces-Williams (Großbritannien)
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1970-11-30
Filing date: 1971-11-23
Publication date: 1972-08-24
Also published as: FR2115475B1; US3706353A; FR2115475A1

Description

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Augsburg, den 22. November I97I

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Lärmdämpfer für Flugzeug-Strahltriebwerke

Die Erfindung betrifft einen Lärmdämpfer für Plugzeug-Strahltriebwerke mit einem Strahlrohr oder einer Schubdüse, deren die Verbrennungsprodukte ausstoßende Auslaßöffnung achssymmetrisch angeordnet ist.

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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, den bei Flugzeug-Strahltriebwerken vom Schubstrahl erzeugten Lärm auf einfache Weise in einer bestimmten Achsenebene des den Schubstrahl erzeugenden Strahlrohres bzw. der den Schubstrahl erzeugenden Schubdüse zu verringern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch zwei Teile gelöst, welche sich in ihrer Betriebsstellung stromabwärts der Strahlrohr- bzw. Schubdüsenauslaßöffnung befinden und mit Abstand voneinander auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Strahlrohr- bzw. Schubdüsenachse angeordnet sind, wobei zwei einander gegenüberliegende Flächen der genannten beiden Teile in einer quer zu der Schubdüsenachse verlaufenden Richtung parallel zueinander sind, während sie in Richtung dieser Achse zu ihren stromabwärtigen Enden hin zueinander konvergent sind, und daß die gegenseitigen Abstände der beiden Teile an ihren stromaufwärt igen Enden größer und an ihren stromabwärtigen Enden kleiner sind als der Durchmesser der Strahlrohrbzw. Schubdüsenauslaßöffnung, derart, daß der während

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des Betriebes aus dem Strahlrohr bzw. der Schubdüse (16) ausgestoßene Sehübstrahl naeh beiden Seiten der Strahlrohr- bzw* Schubdüsenaehse jeweils in derjenigen Richtung ausgebreitet wird, in welcher die einander gegenüberliegenden Flächen der genannten beiden Teile im wesentlichen parallel zueinander sind.

Das Ausbreiten des Schubstrahles auf diese Weise hat eine Lärmunterdrückung in derjenigen Achsenebene des Strahlrohres bzw. der Schubdüse zur Folge, welche die Richtung einschließt, in welcher der Schubstrahl gegenüber den Achsenebenen des Strahlrohres bzw. der Schubdüse, die um die Strahlrohr- bzw. Schubdüsenachse andere Winkelausrichtungen haben, jeweils bevorzugt ausgebreitet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische

Ansicht des hinteren Teiles eines einen erfindungsgemäßen Lärm-

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dämpfer aufweisenden Strahltriebwerkes,

Pig. 2 eine schematische Seitenansicht

des in Fig. 1 dargestellten Strahltriebwerkabschnittes,

Pig.3 eine schematische Draufsicht

auf den in Fig. 1 dargestellten Strahltriebwerkabsehnitt und

Fig. 4 eine schematische Endansicht

des in Fig. 2 dargestellten Strahltriebwerkabschnittes.

Die Zeichnungen zeigen im einzelnen ein Gasturbinentriebwerk 10, welches in einem an einem Flugzeug-Tragflügel 14 befestigten Gehäuse 12 untergebracht ist. Das Triebwerk 10 stößt seine Gase über eine Primärdüse und eine dieser nachgeordnete Sekundärdüse 18 aus.

Die Primärdüse ist mit Bezug auf die Düsenachse

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achssymmetrisch,, beispielsweise kreisrund ausgebildet und weist eine kreisrunde Auslaßöffnung 17 auf.

Stromabwärts der Auslaßöffnung 17 sind zwei Teile oäer Platten 22 in einer Betriebsstellung B (Pig. 2) dargestellt, welche auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Düsenachse 21 mit Abstand voneinander angeordnet sind. Die plattenartigen Teile 22 weisen Flächen 23 auf, welche in einer quer zur Düsenachse 21 verlaufenden Richtung X (Pig. 4) im wesentlichen parallel zueinander sind, während sie in einer Richtung Y (Fig. 2) welche die Strömungsrichtung längs der Düsenachse 21 ist, konvergent zueinander sind.

Die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Enden der Flächen 23 sind durch Ränder 24 bzw. 26 der Platten 22 festgelegt, während die Breiten der Flächen 23 durch Ränder 25 der plattenartigen Teile 22 festgelegt sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Ränder 24 und 26 der plattenartigen Teile 22 jeweils geradlinig, wobei die Ränder 24, 26 des einen Teiles jeweils parallel zu den korrespondierenden Rändern des

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anderen Teiles verlaufen.

Die Ränder 24, 26 können mit Bezug auf die Düsenachse 21 entweder konkav oder konvex gekrümmt verlaufen, jedoch müssen die Ränder 24, 26 des einen plattenartigen Teiles 22 jeweils im wesentlichen parallel zu denjenigen des betreffenden anderen plattenartigen Teiles 22 verlaufen, beispielsweise in dem Sinne, daß eine das Mittel des einen gekrümmten Randes 24 darstellende gerade Linie parallel zur korrespondierenden Linie des anderen Randes 24 ist. Eine solche Krümmung kann aus aerodynamischen Gründen und/oder zur Erleichterung der Unterbringung der plattenartigen Teile 22 in Außerbetriebs-Stellungen Anwendung finden, in welch letzterer die Teile 22 den Schubstrahl ungehindert hindurchlassen.

Die Konvergenz der Flächen 2j5 ist derart gewählt, daß der Abstand der beiden plattenartigen Teile 22 an ihren stromaufwärtigen Rändern 24 größer ist als der Durchmesser eines.in Fig. 2 dargestellten Schubstrahlquerschnittes 20-1, welcher gleich dem Durchmesser des aus der Auslaßöffnung 17 austretenden uneingeschnürten Schubstrahles ist, während die Ränder 26

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einen Abstand voneinander haben, welcher wesentlich kleiner ist als der genannte Durehmesser, so daß der Schubstrahl in der Richtung Y, in welcher die Flächen zueinander konvergent verlaufen, von dem Querschnitt ' 20-1 in eine verhältnismäßig flache Querschnittsform 20-2 verformt wird. Dieses Abflachen hat ein Ausbreiten des Schubstrahles in der durch die Richtung X gegebenen Fläche zur Folge, wie dies in Fig. 3 durch Linien 28 angedeutet ist, wobei die Flächen 23 derart auf den Schubstrahl einwirken, daß dieser sich nach Verlassen der Flächen 23 weiterhin ausbreitet, wie dies in Fig. durch Pfeile 30 dargestellt ist. Die Flächen 23 sind entsprechend der Form des sich ausbreitenden Schübstrahles an ihren stromabwärtigen Enden breiter als an ihren stromaufwärtigen Enden, d.h. die Ränder 26 sind langer als die Ränder 24. Letztere brauchen nicht merklich langer zu sein als der Durchmesser des Schubstrahles im Querschnitt 20-1. Dieses Ausbreiten des Schubstrahles hat eine Lärmunterdrückung in einer die Richtungen X und Y enthaltenden Ebene zur Folge, während in den um die Düsenachse 21 unter anderen Winkeln verlaufenden Düsenachsenebenen nicht in diesem Maße eine Lärmunterdrückung erfolgt. Im Rahmen der Erfindung kann der

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Durchmesser des Schubstrahles als im wesentlichen gleich groß wie der Durchmesser der Auslaßöffnung 17 angesehen werden. Demzufolge kann auch gesagt w&rden, daß der Abstand zwischen den Rändern 24 größer und der Abstand zwischen den Rändern 26 kleiner ist als der Durchmesser der Auslaßöffnung 17.

Es ist selbstverständlich, daß der von den Flächen jeweils mit der Düsenachse 21 eingeschlossene Winkel -χ (Pig. 2) verhältnismäßig klein sein muß, um unnötig hohe Schubverluste zu vermeiden und eine gute Strömung zu erzielen. Im allgemeinen sollte der Winkel v, nicht größer als 30° sein und vorzugsweise ungefähr 20° betragen. Der Abstand der Ränder 26 sollte nicht größer sein als der halbe Durchmesser der Auslaßöffnung 17, um eine bedeutende Geräuschdämpfung zu erreichen, beispielsweise in der Größenordnung zwischen 5 PNdB und 10 PNdB (bewerteter Schallpegel).

Der axiale Abstand zwischen den Rändern 26 und der Auslaßöffnung 17 kann so klein gehalten werden, wie dies mit Bezug auf die übrige Konstruktion des Triebwerkes praktisch noch möglich ist.

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. Der zwischen den Flächen 23 eingeschlossene Raum ist nicht nur in der Ebene zwischen den Rändern 26, sondern auch quer in den beiden Ebenen zwischen den Rändern 25 der plattenartigen Teile 22 mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung. Dies ist für das freie Ausbreiten des Schubstrahles von Wichtigkeit und der zwischen den Flächen 23 vorhandene Raum sollte mindestens an den an die Rändern 26 angrenzenden Teilen der Ränder 25 auch seitlich offen sein.

. Die plattenartigen Teile 22 sind an Stangen 32, so angelenkt, daß sie zwischen der Betriebsstellung B und der Außerbetriebsteilung A bewegt werden können, in welch letzterer sie sich außerhalb des vom Schubstrahl 20 eingenommenen Bereiches befinden. Diese Bewegungen der Teile 22 werden jeweils durch Druckmittelmotoren 36 bewirkt, von welcher in Fig. 2 nur einer dargestellt ist und welche jeweils auf Stangen 38 wirken. In der Außerbetriebsstellung A befinden sich die plattenartigen Teile 22 oberhalb bzw. unterhalb des Gehäuses bzw. Rumpfes 12, jedoch kann für die Außerbetriebsstellung, d.h. das Aufbewahren der plattenartigen Teile 22 auch.

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jede geeignete andere Stellung gewählt werden, was . jeweils von der Gesamtkonstruktion des Triebwerkes und des Plugzeuges abhängt.

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Claims

Patentansprüche;

f l.)Lärmdämpfer für Flugzeug-Strahltriebwerke mit einem Strahlrohr und einer Düse, deren Verbrennungsprodukte ausstoßende Auslaßöffnung achssymmetrisch angeordnet ist, gekennzeichnet durch zwei Teile (22, 22), welche sich in ihrer Betriebsstellung stromabwärts

der Strahlrohr- bzw. Schubdüsenauslaßöffnung (17) "

befinden und mit Abstand voneinander auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Strahlrohr- bzw. Schubdüsenachse (21) angeordnet sind, wobei zwei einander gegenüberliegende Flächen (25) der genannten beiden Teile in einer quer zu der Schubdüsenachse verlaufenden Richtung parallel zueinander sind, während sie in Richtung dieser Achse zu ihren stromabwärtigen Enden (26) hin zueinander konvergent sind, und daß die gegenseitigen Abstände der beiden Teile (22) an ihren stromaufwärtigen j

Enden (24) größer und an ihren stromabwärtigen Enden (26) kleiner sind als der Durchmesser der Strahlrohr- bzw. Schubdüsenauslaßöffnung (17), derart, daß der während des Betriebes über das Strahlrohr bzw. die Schubdüse (16) ausgestoßene Schubstrahl nach beiden Seiten der Strahlrohrbzw. Düsenachse (21) jeweils in derjenigen Richtung

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ausgebreitet wird, in welcher die einander gegenüberliegenden Flächen (2j5) der genannten beiden Teile (22) im wesentlichen parallel zueinander sind.

2, Lärmdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten beiden Teile (22) je einen die stromabwärtigen Enden ihrer einander gegenüberliegenden Flächen (2J) bildenden stromabwärtigen Rand (26) sowie jeweils die Breite dieser Flächen festlegende Seitenränder (25) aufweisen und daß die genannten beiden Teile (22) jeweils den zwischen ihren einander gegenüberliegenden Flächen (23) vorhandenen Zwischenraum begrenzen, welcher jeweils an den stromabwärtigen Rändern (26) und mindestens an den an diese anschließenden Abschnitten der Seitenränder (25) mit der umgebenden Atmosphäre Verbindung hat.

J. Lärmdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten beiden Teile (22) mit Bezug auf das Strahlrohr bzw. die Schubdüse (l6) beweglich angeordnet sind, derart, daß sie zwischen der genannten Betriebsstellung und einer Außerbetriebsteilung bewegbar sind, in welch letzterer die einander

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gegenüberliegenden Flächen (23) der genannten beiden Teile einen so großen Abstand voneinander haben, daß sie die Strahlrohr- bzw. Schubdüsenauslaßöffnung (17) und dadurch auch den über diese Auslaßoffnung ausgestoßenen Schubstrahl vollständig freigeben.