DE2441346A1

DE2441346A1 - Vorrichtung zum daempfen des von einer strahltriebwerkduese ausgehenden geraeusches

Info

Publication number: DE2441346A1
Application number: DE2441346A
Authority: DE
Inventors: Rene Gerard Hoch; Michel Henri Julliand
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1973-08-31
Filing date: 1974-08-29
Publication date: 1975-03-27
Also published as: GB1466089A; FR2242568B2; US3976160A; FR2242568A2; DE2441346C2

Description

PATENTANWÄLTE DR.E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN ^441 ΟΛΟ DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG

TELEFON: 381233 2000 HAMBURG 50, ■ ' '-

TELEGRAMME:KARPATENT KONIGSTRASSE 28

W. 26^16/7^ 8/IS/ja.

Societe Nationale d»Etude

et de Construction de Moteurs

d¹Aviation

Paris ( Prankreich )

Vorrichtung zum Dämpfen des von einer Strahltriebwer/kdüse ausgehenden. Geräusches.
Zusatz zum Patent (Pat.Anm. P 22 46 483.1)

In dem Hauptpatent ist eine Art der in einer gewählten bevorzugten Ebene erfolgenden Dämpfung des Geräusches aufgezeigt , das von den Strahlen von Triebwerken erzeugt wird, insbesondere von den Strahlen mit sogenannten überkritischen Strömungen, die aus zusammengesetzten Düsen austreten, indem solche Strahlen mit Hilfe von zwei gegenüberliegenden Ablenkteilen verengt werden, die gewöhnlich während des normalen Fluges unwirksam gemacht sind, aber durch Verschwenken in Wirkung gebracht werden können, um die Verengung des Strahles und dadurch seine Ausbreitung in der bevorzugten Ebene zu bewirken, in welcher die Dämpfung des Geräusches erzielt werden soll. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, bei welcher von einem Schalldämpfungseffekt in der waagerechten Ebene während der StartDeriode auf einen Schalldämpfungseffekt in der senkrechten Ebene beim überfliegen von bewohnten Gebieten, beispielsweise beim Annähern an Flugplätsse übergegangen werden kann, sieht das Hauptpatent die Anordnung von zwei

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OBJGlNAL INSPECTED

rechtwinkligen Paaren von den Strahl verengenden Ablenkteilen vor, wobei iedes Paar seine eigene Steuerung hat,.was das wahlweise Wirksammachen des einen oder des anderen der beiden Paare ermöglicht, um den Strahl in der gewünschten der beiden rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen auszubreiten.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vervollkommnung der Vorrichtung nach dem Hauptpatent, und sie hat u.a. den Zweck, die beim Inwirkungbringen der den Strahl verengenden Ablenkteile auftretenden Verluste zu vermindern und dabei den Grad der Dämpfung des Geräusches in.der Ebene der Ausbreitung des Strahles zu verbessern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Ausbreitung des Strahles in einer Ebene durch Verengen wenigstens eines symmetrischen seitlichen Teiles des Strahles mit Hilfe wenigstens eines Paares sich gegenüberliegender Ablenkelemente erhalten, die auf beiden Seiten der genannten Ebene angeordnet sind.

Es können symmetrische Verengungen der seitlichen Teile des Strahles mit Hilfe von zwei Paaren von Ablenkelementen herbeigeführt werden, die symmetrisch zu beiden Seiten der Achse des Strahles angeordnet sind.

Mit Bezug auf die Anordnung, welche die Verefngung des zentralen Teiles des Strahles gewährleistet, bietet die Erfindung den Vorteil, daß sie weniger große Kräfte erfordert und zu geringeren Schubverlusten führt.

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Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung kann die den Gegenstand des Hauptpatents bildende Vorrichtung vervollkommnet werden, indem eine Verengung des zentralen Teiles des Strahles mit einer Verengung der seitlichen Teile des Strahls kombiniert wird, wobei die Ausbreitung des Strahls in einer Ebene durch Verengen des Strahls in verschiedenen geometrischen Höhen des Strahls mit Hilfe mehrerer Paare sich gegenüberliegender Ablenkelemente erhalten wire?, die auf beiden Seiten der Ausbreitungsebene des Strahls angeordnet sind, und wobei die sich gegenüberliegenden Ablenkelemente gemäß ihrer Lage sich in verschiedenen Abständen in Bezug auf die Achse des Strahls befinden, so daß gewissermaßen eine abgestufte Verengung bewirkt wird, nämlich eine erste Verengung, die den zentralen Teil des Strahls beeinflußt, und eine zweite Verengung, die nur die seitlichen Teile des Strahls beeinflußt und die vorteilhaft ausgeprägter als die erste Verengung des z-entralen Teils ist.

Es ist ersichtlich, daß durch die Kombination einer relativ schwachen Verengung des zentralen Teiles des Strahls und einer stärkeren Verengung der seitlichen Teile des Strahls die Vorteile der Verminderung der Kräfte und der geringeren Schubverluste, welche der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ermöglicht, bewahrt bleiben.

Es konnte ferner festgestellt werden, daß der Satz der komplementären Elemente zum seitlichen Verengen des Strahls eine stärkere Verbreiterung des Strahles in der Ausbreitungsebene und eine Verminderung des Ausbreitungswinkels des Strahls in der rechtwinkligen

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Ebene hervorruft, was in einer stärkeren Herabsetzung des Geräusches in der bevorzugten Richtung zum Ausdruck kommt. Zwei Paktoren tragen zu der Verstärkung des Schalldämpfungseffektes bei; einerseits ein sehr deutliches Erweitern der Mischzonen und andererseits eine beachtliche Verkürzung des zentralen Oberschallkerns, die mit einer sehr deutlichen Dämpfung der Struktur von Stoßwellen verknöpft ist, wodurch das Geräusch erheblich vermindert wird, das aus der gegenseitigen Einwirkung der Stoßwellen und der Wirbelung usw. herrührt, was gewöhnlich als ^MStoßwellengeräusch" bezeichnet wird. In der Tat erweist »ich das Stoßwellensystem als vollkommen aufgelöst; es bleiben allein die Stoßwellen von geringer Intensität in einer Zone fortbestehen, die in unmittelbarer Nähe des Ausgangs der Düse liegt.

Obwohl die abgestufte Strahlverengung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Hilfe von zwei starren einstückigen Platten herbeigeführt werden kann, welche zweckentsprechend derart profiliert sind, daß sie zentrale Teile aufweisen, die in bezug auf seitliche Teile zurückgesetzt sind, ist es vorzuziehen, die Einheitlichkeit der seitlichen und der zentralen Ablenkelemente aufzuheben und getrennte Steuerungen für die einen und die anderen vorzusehen, um ein totales Einziehen in normalen Plug zu ermöglichen, wobei dann zentralen und die seitlichen Elemente mehr oder auf gleicher Höhe liegen, während im Geräusch-

feetrieb die seitlichen Elemente stärker als

fstralen Elemente vepschwenkt werden können.

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Wie oben in bezug auf die Aus filhrungs form des Hauptpatentes erwähnt, die zwei rechtwinklige Paare von Ablenkteilen aufweist, welche die Wahl der Ausbreitungsebene des Strahls gestatten,, sieht die vorliegende Erfindung? auch eine Anordnung vor₉ die für die. abgestufte Strahlverengung zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Sätze von Ablenkelementen aufweist, welche wahlweise ' * in Wirkung gebracht werden können_s je nachdem, ob ein Geräuschdämpfungseffekt in der Horizontalen oder in der Vertikalen erhalten werden soll.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung¹ beispielsweise erläutert,

Figo 1 ist eine schematische scnaubildliche Ansicht einer vereinfachten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen erhöhten Schalldämpfungseffekt in einer einzigen Ebene liefert. Fig» la ist eine sehematische sehaubildliche Darstellung einer Varianten der Erfindung.

Pig. 2 ist eine analoge Ansieht einer abgewandelten Ausführungsform, welche den Schalldämpfungseffekt nach Wahl in der einen oder in der anderen von zwei rechtuinklig zueinander verlaufenden Ebenen ermöglicht.

Fig. 3s ^ und 5 sind schematische Ansichten des Endes der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. und geben die Konfiguration im normalen Plug bzwο die Konfiguration Beim Start und die Konfiguration beim überfliegen wieder. Fig, 6 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene schaubildliehe Teilansicht, welche die mechanische Beziehung der verschiedenen Abienkelemente wiedergibt. -

Fig. 7 ist eine weiter vergrößerte Schnittansicht einer Einzelheit von Fig. 6. ■

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Fig. 8 veranschaulicht die Art der Steuerung der

Elemente.

.Die Zeichnung bezieht sich auf eine, sweidiraensionale Mse T, die mit sieh gegenüberliegenden Ablenkt eilen ausgerüstet ist«, welche entweder einwärts geschwenkt werden können, um den Strahl zn verengen, wenn das Geräusch in ©ler Ausbreitungsebene des Strafeis nach, seiner Verengung gedämpft werden soll» oder welche in die Wandung des divergierenden Endteils ä@s sekundären Kanals der Düse ©ingessogen werden können, wenn der GerSuschdämpfungseffekt nicht notwendig ist, insbesondere im normalen Flug.

Fig. 1 gibt eine T©reinfachte Ausführungsform wxe-SoT₉ die--f02» die Ausbreitung des- Strahls nur in der waagerechten Ebene bestimmt ist_s wobei die senkrechten der Düse T mit sieh g@gsnCb©s°llegenden fester»

Ti f©Amiden sind_s die unten und oben in nach umgebogenen Ri?nd@s?n T2 endigen. An den waagerechten WÄnden der Düse T sind dagegen sieh gegenüberliegende Ablenkteile schwenkbar angebracht, nämlich Hauptablenkteil© A₉ die ein© zentrale Lage einnehmen und Kittels DriaekTOPpi@htüng®n a gesteuert werden, und auf 1s>@id@n Seiten von ihnen angeordnet© HiIfsablenkteile B «ei B" j, welch© seitlieüie Lagen einnehmen und mittels ©CTaekvo^iehtungen b &gw₀ b* gestewert werden. Die

der DffU0kv©r5?ieistung©n_s Sie won pneumatischer sein können., wird iron einem gen© in ε amen Motor M ihlagb&T'_s des³ übe? "feießsame Verbindungsleitungen lynchronisation ä(sr Steuerung der Äblenkteile

Ei ist gw bemerkens, daß in uer Arbeitsstellung (Äblenkfeeil© H«m Verengen des Strahles verschwenkt) die seitlichen Hilfsablenkteile B und B" stärker als Sie %,@ntiä,Qn Hawptablenkteile A verschwenkt sind. In

der Ruhestellung (eingezogene und sich an das feste Profil der Düse anpassende Ablenkteile) befinden sich die seitlichen Hilfsablenkteile B und B¹ in Anlage ' einerseits an den umgebogenen Rändern T2 der ortsfesten Endteile Tl der Düse T und andererseits an zurückgesetzten Leisten P bzw„ P' entlang der LMngskanten jedes zentralen Ablenkteiles A₅ wobei die Hauptablenkteile A und die Hilfst able.nkteile B und B' dann-in gleicher Höhe liegen.

Gemäß einer Abwandlung könnten nur die seitlichen Äblenkteile B und ^ßt vorgesehen sein, oder es könnte nur das eine Paar seitlicher Ablenkteile B oder B¹ vorgesehen sein, welches dann die Geräuschdämpfung nur auf einer Seite der Düse liefert.

So ist in Fig. la der Endteil einer Düse T wiedergegeben, der lediglich zwei Paare seitlicher Ablenkteile B bzw. B' aufweist, die nur die seitlichen Teile des Strahls verengen.

Die seitlichen Ablenkteile _P die von irgendwelcher zweckentsprechenden Form sind, können sich in einstellbarer oder fester Stellung befinden, .um im letzteren Fall den Strahl zu verengen und eine dauernde Geräuschdämpfung zu liefern» ' "

Das Prinzip der in Fig. 1 wiedergegebenen Anordnung findet eine interessante Anwendung in dem Fall einer Sekundärdüse, die mit einem Paar Klappen versehen ist, welche die Regelung des Querschnitts der Düse gewährleisten.

Bei einer solchen Anwendung wird die erste Verengung des zentralen Teils des Strahls von den Klappen selbst herbeigeführt, Die zweite Verengung, welche die seitliehen Teile d@e Strahles beeinflußt, wird durch seitliche Hilfsablenkteile bewirkt, die an der Innenwand tand in der Nähe der Verbindungsstelle der Klappen angeordnet sind«, Jedes Paar ¥on sich gegenüberliegenden seit- j liehen Hilfsablenkteilen weist einen VerSchwenkungswinkel,

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der wesentlich größer als derjenige der Klappen ist, und Abmessungen auf, die genügend gro^. sind, um einen beträchtlichen Teil, des Primärstrahls abzufangen. Um mögliche Schubverluste in den Plugphasen zu vermeiden, in welchen die Verminderung des Geräusches nicht erforderlich ist, können diese seitlichen Hilfsablenkteile ferner in die Wand der Klappen einziehbar gemacht werden.

, Bei der in Pig. 2 bis 8 wiedergegebenen abgewandelten Ausführungsform sind die verschiedenen Ablenkteile zum Verengen des Strahles gemäß der vorhergehenden Ausführungsform in zwei Hälften unterteilt und so angeordnet, daS sie zwei Sätze von Ablenkteilen zur abgestuften Verengung bilden, die gegeneinander um 9o° versetzt sind. Genauer gesagt, sind vorgesehen; einerseits* zentrale Hauptablenkteile Al, die waagerecht angeordnet sind und zentrale HauptablenkteiIe A2, die senkrecht angeordnet sind, und andererseits seitliche Hilfsablenkteile Bl und B¹I, die waagerecht angeordnet sind, und seitliche Hilfsablenkteile B2 und B*2, die senkrecht angeordnet sind.

Die verschiedenen Ablenkteile sind aus Platten zusammengesetzt, die sich mit überlagerung in bezug aufeinander verschießen können, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist, wobei die aufeinanderfolgenden Ablenkteile außerdem an ihrer Verbindungsstelle durch Scharniere J gelenkig verbunden sind, um die Wahl der gewünschten Konfiguration zu ermöglichen, nämlich eine Konfiguration beim normalen Plug mit eingezogenen Abienkteilen, d.h. eine Düse von quadratischen Querschnitt (sifce Pig. 3), eine Arbeitskonfiguration beim Start mit Ausbreitung des Strahls in der waagerechten Ebene, d.h. eine Düse von kreuzförmigem Querschnitt mit längeren

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waagerechten Armen ( siehe Fig. 2 und H)₁ und eine Konfiguration beim überfliegen mit Ausbreitung des Strahles in der senkrechten Ebene, d.h. eine Düse von kreuzförmigem Querschnitt mit längeren senkrechten'Armen ( siehe Pig« 5)

Es ist vor allem festzustellen ( siehe insbesondere Fig, 2 und 6) j daß die die zentralen Hauptablenk- ** teile bildendens in ubereinanderlagerung verschiebbaren Platten ein mittleres Element m aufweisen, das:einen Schieberahmen für zwei äußere Elemen-te e bildet, die um Aehgen χ schwenkbar sind und Schieber bilden, welche in der zurückgezogenen Stellung aneinanderstoßen. Durch diesen Anschlag wird die Bewegung des Ganzen begrenzt und die Arrettierung der Verformung der Düse in der gewünschten Ärbeitskonfiguration ( mit Ausbreitung des Strahls in der waagerechten oder in der senkrechten Ebene) bestimmt. Die mit Überlagerung verschiebbaren Platten, welche ' die seitlichen Hilfsablenkteile bilden, können auf sw©i Elemente reduziert werden, von denen das eine ©inen Schieberrahmen und das andere einen Schieber ■ bildet, und ein analoger Anschlag tritt in zurückgezogener Stellung gleichzeitig wie der vorstehend genannte Ansehlag der äußeren Elemente e der zentralen Hauptablenkteile auf»

Die Steuerung der Konfiguration erfolgt leicht mit Hilfe von Winkeldruekvorrichtungen V und zentralen Druckvorrichtungen Vl und V2 (siehe Fig. 2 und 8).Wenn von der quadratischen Konfiguration beim normalen Plug ausgegangen wird₉ die in Fig. 3 sowie bei (1) in Fig. wiedergegeben ist, dann ist ersichtlich, daß durch das Wirksammachen der Winkeldruckvorrichtungen V in Richtung der Pfeile Fl über verschiedene Zwischenstellungen, die in Figo 8 bei (2) und (3) wiedergegeben sind, auf

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eine kreuzförmige Konfiguration übergegangen werden kann, die in Fig„ 8 bei (*?) dargestellt ist. Danach ruft die zentrale Druckvorrichtung Vl, die in Richtung äev Pfeile P2 wirkt, eine senkrechte Erweiterung der kreuzförmigen Konfiguration hervor, die durch die ISwisefsenstellung (5) hindurchgeht, um die Konfiguration * (β) fftti» die Ausbreitung des Strahls in der waagerechten Eben© anzunehmen, wie dies auch in Pig. ¹I wiedergegeben ist.'Wenn dagegen die andere Arbeitskonfiguration gewünscht wird, welche den Strahl in der senkrechten Ebene ausbreitet ( Fig. 5) würde in analoger Weise in Richtung des· in Fig. 8 eingezeichneten Pfeiles F5 mittels der anderen zentralen Druckvorribhtung V2 gearbeitet werden.

Es ist au bemerken, daß die Winkeldruckvorrichtungen V jeweils an einem auf aen Scharnieren J angeordneten Befestigwngsteil ρ abgespannt sind, wie dies am besten &ns Fig_o 7 ersichtlich ist, welche die in Fig. 6 von einem Kreis umgebene Einzelheit in größerem Maßstab wiedergibt.

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Claims

Patentansprüche

(l.yVorrichtung sum Dämpfen des Geräusches,das von einer Strahltriebwerkdüse und insbesondere von einer ^ zusammengesetzten Düse eines Luftfahrzeugtriebwerkes ausgeht , durch eine mittels sich gegenüberliegender Ablenkteile bewirkten Verengung des Strahls, welche die Ausbreitung des Strahls in einer Ebene hervorruft, so daß in dieser Ebene ein Schalldämpfungseffekt auftritt, nach Patent ....» (Pat. Anm. P 22 46 483.I), dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung des Strahles in wenigstens einem seitlichen Teil des Strahls mit Hilfe von wenigstens einem Paar sich gegenüberliegender Ablenkelemente herbeigeführt wird, die auf beiden Seiten der Ebene der Ausbreitung des Strahles angeordnet sind. · »
2. Verrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ! daß die Verengung des Strahls in zwei mit bezug auf die [ Strahlachse symmetrisch liegenden seitlichen Teilen des [ Strahla mit Hilfe von zwei Paaren von Ablenkelementen herbeigeführt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verengung des zentralen Teils des Strahls mittels in verschiedener geometrischer Höhe angeordneter Ablenkteile herbeigeführt und dadurch eine Art abgestufter Verengung bewirkt wird, nämlich eine erste Verengung, die auf wenigstens einen seitlichen Teil des Strahls einwirkt, und eine zweite Verengung, die nur den zentralen Teil des Strahls beeinflußt und weniger ausgeprägt als die erste Verengung ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgestufte Verengung mittels zweier einstückiger starrer Ablenkteile herbeigeführt wird, die zweckmäßig derart profiliert sind, daß sie zentrale Abschnitte aufweisenj die in bezug auf seitliche Abschnitte zurückgesetzt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheitlichkeit der seitlichen und der zentralen Ablenkelemente aufgehoben wird und getrennte Steuerungen für die einen und die anderen vorgesehen werden, um ein totales Einziehen im normalen Plug zu ermöglichen, wobei dann die zentralen und die seitlichen Elemente mehr oder weniger in gleicher Höhe liegen, während im Schalldämpfungsbetrieb die seitlichen Ablenkelemente stärker als die zentralen Elemente verschwenkt werden können.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die abgestufte Strahlverengung zwei rechtwinklige Sätze von Ablenkelementen verwendet werden, welche wahlweise in Wirkung gebracht werden können, je nachdem ob ein Schalldämpfungseffekt in der Horizontalen oder in der Vertikalen erhalten werden soll.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Ablenkelemente verwendet werden, deren jedes von Platten gebildet ist,-von denen die einen mit bezug auf

die anderen mit überlagerung verschiebbar sind, wobei die Wege der relativen Verschiebung der verschiedenen Platten aureh einen Anschlag begrenzt sind,
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7* dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung gewählt wird, bei welcher die benachbarten Ablenkelemente miteinander durch Scharniere gelenkig verbunden sind.

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9o Vorriehtun-g nach einem der Ansprüche 6 bis-8, dadurch gekennzeichnet, daft in zweckentsprechender Weise angeordnete Druckvorrichtungen vorgesehen werden, die ermöglichen, von einer quadratischen Konfiguration des Düsenauerschnitts in eine kreuzförmige .Konfiguration überzugehen s bei welcher entvfeder die waagerechten Arme * länger als die senkrechten Arme sind oder die senkrechten Arme länger als die waagerechten Arme sind.-

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