DE2246483A1

DE2246483A1 - Verfahren und vorrichtung zum daempfen des von einer strahltriebwerkduese ausgehenden geraeusches

Info

Publication number: DE2246483A1
Application number: DE2246483A
Authority: DE
Inventors: Henri Auguste Bonneaud; Rene Gerard Hoch
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1971-09-23
Filing date: 1972-09-22
Publication date: 1973-03-29
Also published as: FR2153180A1; DE2246483C3; DE2246483B2; FR2153180B1; US3820626A; GB1364007A

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN - HAMBURG TELEFON: 395314 2000 HAMBURG 50, 20 Q TELEGRAMME: KARPATENT KÖNIGSTRASSE 28

W.25^66/72 8/t

Soeiete Nationale d¹Etude et de Construction de

Moteurs d'Aviation, Paris (Frankreich)

Verfahren und Vorrichtung zum Dämpfen des von einer Strahl tr iebwerkdüse ausgehenden Geräusches.

Man kennt die Bedeutung des Problems, welches das Geräusch darstellt, das von den sogenannten überkritischen Strömungen, wie denjenigen von Strahlen erzeugt wird, die aus zusammengesetzten Triebwerkdüsen austreten, welche für den Vortrieb von Überschall-Transportluftfahrzeugen bestimmt sind. Man weiß ferner, daß der Betrieb solcher Luftfahrzeuge u.a. von der Möglichkeit abhängt, dieses Geräusch zumindest bei den Manövern des Luftfahrzeugs auf dem Plugplatz und in der Nähe des Flugplatzes auf einen Grad herabzusetzen, der ausreicht, xdamit die Anrainer nicht über die von den Bestimmungen vorgeschriebenen Normen hinaus belästigt werden.

Die Anmelderin, die an der Verwirklichung und der Weiterbildung solcher Überschall-Strahltriebwerke teilhat, hat festgestellt, daß es möglich sein würde, einen beachtlichen Dämpfungseffekt durch Verengen des Strahls mit Hilfe von zwei sich gegenüberliegenden Ablenkteilen zu erzielen, die dazu verwendet werden, den Strahl zu verengen und dadurch eine gewisse Ausbreitung des Strahls in einer Ebene hervorzurufen. Die Anmelderin hat jedoch auch beobachtet, daß dieser Dämpfungseffekt sich im Raum nicht gleichförmig geltend macht; er ist sehr ausgeprägt in der genannten Ebene, d.h. derjenigen der Ausbreitung des Strahls und viel weniger merklich in einer rechtwinklig zu der genannten Ebene verlaufenden Ebene.

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Dieser sich im wesentlichen in einer Ebene auswirkende Dämpfungseffekt kann dazu ausgenutzt werden, den Dämpfungseffekt in bevorzugten Richtungen zu verstärken, um die Normen unter den verschiedenen Anwendungsbedingungen von Luftfahrzeugen zu erfüllen. In der Tat ist, wenn das Verengen des Strahls seine Ausbreitung in der waagerechten Ebene hervorruft, der in dieser Ebene erzielte Dämpfungseffekt sehr zufriedenstellend, solange das Luftfahrzeug am Boden ist, da sich dann die Anrainer in der gleichen waagerechten Ebene befinden. Dies ist jedoch nicht der Fall, wenn das Luftfahrzeug bewohnte Gebiete überfliegt, weil dann die Anrainer sich in der senkrechten Ebene des Luftfahrzeugs befinden. Es sei bemerkt, daß die umgekehrte Situation angetroffen würde, wenn das Verengen des Strahls derart erfolgen würde, daß seine Ausbreitung und der Dämpfungseffekt in der senkrechten Ebene auftreten.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Vervollkommnung vor, gemäß welcher die Ausbreitung des Strahls entweder in der waagerechten Ebene bei am Boden befindlichem Luftfahrzeug oder in der senkrechten Ebene in den Phasen des Überfliegens durch das wahlweise Inwirkungbringen des einen oder des anderen von zwei Paaren sich gegenüberliegender, Ablenkteile, wie Platten od. dgl., herbeigeführt werden kann, wobei das eine Paar in Bezug auf das andere Paar mit einer Winkelversetzung in der Größenordnung von 9c° angeordnet ist.

Gemäß einer technischen Besonderheit der Erfindung, die im Fall von Strahltriebwerkdüsen anwendbar ist, welche mit einer Strahlumkehreinrichtung mit zwei schwenkbaren Klappen von der Art der stromabseitigen Umkehrung ausgerüstet sind, wird aus der Verfügbarkeit dieser Einrichtung außerhalb der Strahlumkehrperioden Nutzen gezogen, um sie dafür zu verwenden, das gewünschte Verengen des Strahls herbeizuführen, indem die Klappen in eine Zwischenwinkelstellung verschwenkt werden, die zwischen ihrer Ruhestellung,

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in welcher sie zum Verschwinden gebracht sind, und ihrer Strahlumkehrstellung liegt, in welcher sie in dem Strom des Strahls ein Hindernis bilden. In diesem Fall wird gemäß der Erfindung diesem Paar schwenkbarer Klappen der Strahlumkehreinrichtung ein Paar sich gegenüberliegender Strahlablenkteile, wie Platten od.dgl., hinzugefügt, die mit Bezug auf das Klappenpaar mit einer Winkelversetzung in der Größenordnung von 9o° angeordnet sind.

Die Ablenkteile werden in der Ruhestellung in den Körper des Sekundärkanals der zusammengesetzten Düse, eingezogen, vorzugsweise in Räume, die zu diesem Zweck in der Wandung des Kanals vorgesehen sind, welche von der Luft des Sekundärstromes betrichen wird. In der Arbeitsstellung, in welcher das Verengen des Strahls bewirkt und der Dämpfungseffekt erzielt werden soll, wird den Ablenkteilen eine Bewegung erteilt, um sie mit Bezug auf die genannte Wandung in Richtung der Triebwerkachse voneinander zu trennen und zugleich nach hinten zu verschieben.

Die Ablenkteile, um die es sich hier handelt, können im Fall von zweidimensionalen Düsen mit rechteckigem Querschnitt ebene Platten sein oder im Fall von dreidimensionalen Düsen, beispielsweise Umdrehungsdüsen, die Form von gebogenen Segmenten haben. In dem einen wie in dem anderen Fall kommen sie in der Ruhestellung zum Verschwinden, indem sie sich an die betreffende Wand der Düse anlegen.

Es ist nicht unbedingt notwendig, daß die Äblenkteile massive mechanische Platten sind, sondern sie können, wie dies auf dem Gebiet der Steuerung von Strömungen bekannt ist, auch durch Hilfsstrahlen oder Mediumvorhänge ersetzt werden, welche die gleiche Funktion erfüllen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 und 2 sind schematische Darstellungen zur

Erläuterung der Ausbildung und Anwendung einer Geräuschdämpfungsvorrichtung gemäß der Erfindung, und sie entsprechen der Ruhestellung bzw. der Arbeltsstellung im Fall einer rechteckigen oder zweidimensionalen Düse.

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Pig. 3 und 4 veranschaulichen In vergrößertem Maßstab In Draufsicht bzw. in schaubildlicher Ansicht die Anordnung eines Ablenktellee gemäß der Erfindung.

Fig. 5 ist eine schematische schaubildliche Darstellung zur Veranschaulichung der Art der Steuerung dieses Ablenkteiles.

Fig. 6 ist eine sehr schematisch gehaltene Endansicht einer zusammengesetzten zweidimensionalen Düse mit einer Strahlumkehreinrichtung von der Art der stromabseitigen Umkehrung, die mit einer Vorrichtung gemäß einer Aus* fUhrungsform der Erfindung kombiniert 1st.

Fig. 7 ist eine axiale Schnittansicht nach der Linie VII-VII der Fig. 6.

Fig. 8 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung im FdIl zweier zusammengebauter Düsen.

Bei der zweidlmenslonalen Düse gemäß Fig. 1 und 2 ist die Oeräuschdampfungsvorrichtung von zwei Paaren sich gegenüberliegender Platten 1 gebildet, die in die Wandung des divergierenden Endteils des Sekundärkanals einer Düse T eingezogen sind, wenn die Vorrichtung nicht gebraucht wird, und die sich in ihrer Arbeltsstellung in den Strahl hinein erstrecken und den Dämpfungseffekt hervorrufen. Den beiden Platten 1 jedes Paares kann eine Schwenkbewegung und gleichzeitig eine Verschiebungsbewegung erteilt werden, äuroh.die sie in die gewünschte Schräglage und in den verlangten Ab* stand von der engsten Stelle der Düse gebracht werden« Sie befinden sich dann im Abstand von der Wandung der Düse und tauchen in den Strahl hinein« um ihn zu verengen und dadurch seine Ausbreitung in einer Ebene hervorzurufen, die senkrecht verlaufen würde, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Der in Fig. 2 angenommene Fall entspricht den Phasen des Uberfliegens des Luftfahrzeugs. Wenn sich das Luftfahrzeug am Boden befindet, würden die beiden Platten des anderen Paares in Wirkung gebracht werden.

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In Pig. 3, 4 und 5 ist eine der Platten 1 dargestellt, die von zwei Armen 2 abgestützt ist, welche mit einer gerippten Gabel 3 verbunden sind, die an ihren Enden zwei Rollen 4 trägt, welche in inneren Führungsbahnen Io (Fig.5) des divergierenden Teiles der Düse laufen können. Die Gabel 3 ist ihrerseits mit einem Hebel 5 einstückig ausgebildet, der eine Bohrung 6 aufweist, die den Zapfen eines Gelenks am Ende der Stange 9 einer Druckeinrichtung 8 aufnehmen kann.

Unter der Wirkung der Druckeinrichtung 8 verschwenkt sich das Ganze einschließlich der Platte 1 um die Rollen 4, und dann bewegen sich die Rollen längs der inneren Führungsbahnen Io in Stromabwärtsrichtung. Die Platte 1 dringt mit ihrem stromab liegenden Rand in den Düsenstrahl ein, wobei die Arme 2 sich in Schlitzen 12, (Fig. 5) verschieben, die in der Wandung des divergierenden Teils der Düse ausgebildet, sind.

Die Bewegungen der beiden sich jeweils gegenüberliegenden Platten werden konjugiert und synchronisiert, beispielsweise mittels Rohrleitungen 13, welche die betreffenden Druckeinrichtungen 8 miteinander verbinden, wenn es sich um mit einem Medium arbeitende Druckeinrichtungen handelt.

Diese Druckeinrichtungen können vorteilhaft von der Art sein, wie sie in der französischen Patentanmeldung 71 22456 vom 21. Juni 197I beschrieben ist. Ein erster Teil des Bewegungshubs der Stange jeder Druckeinrichtung wird dazu verwendet, die zugehörige Platte in den Mediumstrom zu schwenken, und ein zweiter Teil des Bewegungshubs wird für die Ver-' Schiebung des Ganzen in Stromabwärtsrichtung verwendet. Bei der umgekehrten Betätigung der Druckeinrichtung wird die Platte in die Wandung des divergierenden Teils der Düse eingezogen.

In Fig. 5 ist die Platte 1 durch ausgezogene Linien

«·> in ihrer eingezogenen Ruhestellung und durch gestrichelte

«o Linien in ihrer Stellung beim Arbeiten der Geräuschdämpfungs-.

* vorrichtung wiedergegeben. Die Platte 1 und die Arme 2 ^ω werden in der Ruhestellung in Räumen von entsprechender Form ο aufgenommen, wobei sie das Profil des Sekundärkanals der

ω Düse wiederherstellen. In ihrer Arbeitsstellung sind die

"^⁴ Platten 1 von der Wandung gelöst, damit sie kein zu großes Hindernis in dem Sekundärstrom bilden.

In dem in Pig. 6 und 7 wiedergegebenen Fall, in welchem die Düse mit einer stromabseitigen Strahlumkehreinrichtung ausgerüstet ist, die zwei um eine diametrale Achse schwenkbare Klappen R aufweist, welche in ihrer unwirksamen Stellung dargestellt sind, in der sie den Strahl umfassen, ohne ihn zu stören, kann gemäß der Erfindung außerhalb der Strahlumkehrsperioden aus diesen Klappen Nutzen gezogen werden, indem sie derart verschwenkt werden, daß sie den Strahl verengen und ihn in der rechtwinklig zu Fig. 6 und verlaufenden und durch die Achse X-X¹ hindurchgehenden Ebene ausbreiten.

Wenn dagegen gewünscht wird, den Dämpfungseffekt in der rechtwinklig zu der vorgenannten Ebene verlaufenden Ebene zu erhalten, wird, während die Strahlumkehrklappen R in ihrer unwirksamen Stellung belassen werden, der Strahl mit Hilfe der Ablenkplatten 1 verengt, die gegen die Umkehrklappen R um 9o° versetzt sind. In dieser Stellung sind in Fig. 6 und 7 die Platten 1 wiedergegeben, die sonst in der Ruhestellung in die Wandung des Sekundärkanals der Düse T eingezogen sind, wie dies oben beschrieben wurde.

Wenn es sich um zwei zusammengebaute Düsen handelt, wie dies in Fig. 8 schematisch dargestellt ist, dann kann der gewünschte Dämpfungseffekt durch Verengen der Gesamtheit der beiden aus den Düsen T austretenden Strahlen mit Hilfe eines einzigen Paares von konjugierten Platten erhalten werden, die auf den gegenüberliegenden Selten der von den zusammengebauten Düsen gebildeten Gruppe angeordnet sind. Es kann auf diese Weise ein Dämpfungseffekt In der senkrechten Ebene während der Phasen des Oberfliegens des Luftfahrzeugs erhalten werden. Um den Dämpfungseffekt in der waagerechten Ebene zu erzielen, während sich das Luftfahrzeug am Boden befindet, werden die Strahlumkehrklappen R zur Wirkung gebracht.

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zum Dämpfen des Geräusches, das von einer Strahltriebwerkdüse und insbesondere von einer zusammengesetzten Triebwerkdüse eines Überschall-Transportluftfahrzeugs ausgeht, dadurch.gekennzeichnet, daß der aus der Düse austretende Strahl in einer Ebene verengt wird, so daß er sich in dieser Ebene ausbreitet,.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl wahlweise in* einer von zwei Ebenen verengt wird« die rechtwinklig zueinander verlaufen, um die Ausbreitung des Strahls in der einen oder der anderen dieser Ebenen hervorzurufen.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung bzw. Ausbreitung des Strahls entweder in einer waagerechten Ebene bei auf dem Boden befindlichem Luftfahrzeug oder in einer senkrechten Ebene beim überfliegen von bewohnten Gebieten herbeigeführt wird«

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4. Vorrichtung zum Dämpfen des Geräusches, das von einer StrahltriebwerkdUse und insbesondere von einer zusammengesetzten Triebwerkdüse eines Überschall-Transportluftfahrzeuges ausgeht, gekennzeichnet durch ein Paar von sich gegenüberliegenden Ablenkteilen, die dahingehend zu wirken vermögen, den Strahl zu verengen und dadurch seine Ausbreitung In einer Ebene hervorzurufen, so daß sich ein Dämpfungseffekt in dieser Ebene ergibt, wobei die Ablenkteile sich in der Ruhestellung in eingezogenem oder zum Verschwinden gebrachtem Zustand befinden.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem genannten Paar ein zweites Paar sich gegenüberliegender Ablenkteile mit einer Winkelversetzung in der Größenordnung von 9o° mit Bezug auf das erste Paar vorgesehen ist und daß eine unabhängige Steuereinrichtung zum wahlweisen Wirksammachen des einen oder des anderen der beiden Paare vorgesehen ist, wobei die beiden Paare von Ablenkteilen derart angeordnet sind, daß sie den Strahl in der einen oder in der anderen von zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen ausbreiten.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkteile des einen der beiden Paare die Ausbreitung des Strahls in einer waagerechten Ebene hervorrufen, während die Ablenkteile des anderen Paares die Ausbreitung des Strahls in einer senkrechten Ebene hervorrufen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar bzw. eines der beiden Paare von sich gegenüberliegenden Ablenkteilen von zwei schwenkbaren Klappen einer Strahlumkehreinrichtung von der Art der stromabseitigen Umkehrung gebildet ist·

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkteilö Platten sind, deren Gestalt der Wandung des Sekundärkanals einer zusammengesetzten Düse entspricht, in welche sie in der Ruhestellung einziehbar sind, und daß ein_Steuermechanismus vorgesehen ist, der den Platten eine Trennbewegung in Bezug auf die genannte Wandung in Richtung der Triebwerkachse und zugleich eine Verschiebungsbewegung in Richtung nach hinten erteilt.

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