ES2246457T3 - Conjunto reductor de ruido para un turborreactor de aeronave. - Google Patents
Conjunto reductor de ruido para un turborreactor de aeronave.Info
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Abstract
Conjunto reductor de ruido para un turborreactor, comprendiendo dicho conjunto un cárter (22) de ventilador, una estructura (18) de entrada de aire provista de una pared interna (20) que incluye una película interna permeable (26), una película externa impermeable (28) y un alma alveolar (30) interpuesta entre estas dos películas, y una pieza (36) de conexión fijada al cárter (22) de ventilador y a la pared interna (20) de la estructura (18) de entrada de aire, caracterizado porque la pieza (36) de conexión está fijada a la pared (20) interior mediante órganos (40¿) de fijación ciegos que atraviesan la película externa (28).
Description
Conjunto reductor de ruido para un turborreactor
de aeronave.
La invención se refiere a un conjunto reductor de
ruido para un turborreactor de aeronave. Este conjunto comprende una
estructura de entrada de aire, un cárter de ventilador y una pieza
anular que asegura la conexión de la estructura de entrada de aire
sobre el cárter de ventilador.
Un conjunto reductor de ruido de este tipo puede
implantarse sobre todos los turborreactores que incluyen un
ventilador situado en el interior de una góndola que rodea el
motor.
En la figura 1 de los dibujos adjuntos se ha
representado muy esquemáticamente un turborreactor de doble flujo de
concepción clásica. Un turborreactor de este tipo comprende un motor
10 central, centrado sobre un eje longitudinal y en el que el
extremo previsto para estar orientado hacia delante está situado a
la izquierda de la figura. A partir de este extremo delantero, el
motor central 10 incluye de manera conocida un compresor, una
turbina de alta presión que acciona el compresor, una cámara de
combustión y una turbina a baja presión. La turbina a baja presión
acciona a su vez un ventilador 12 situado en la parte delantera del
motor central 10. Más específicamente, los álabes del ventilador 12
están situados en un canal anular 14, denominado "canal de
ventilador", delimitado entre la cubierta exterior del motor
central 10 y la cubierta interior de una góndola 16, dispuesta
coaxialmente alrededor del motor central 10.
La parte delantera de la góndola 16 forma una
estructura 18 de entrada de aire cuyo borde de ataque está carenado.
En su extremo posterior, la pared interna 20 de la estructura 18 de
entrada de aire está normalmente fijada al extremo anterior de un
cárter 22 de ventilador. Este cárter 22 de ventilador está
dispuesto alrededor del ventilador 12 y está conectado rígidamente a
la estructura del motor central 10 por al menos un juego de brazos
24 radialmente orientados. Esta conexión mecánica rígida entre el
cárter 22 de ventilador y la estructura del motor central 10 permite
controlar mejor el juego existente entre este cárter y los extremos
de los álabes del ventilador 12.
En los turborreactores desarrollados en estos
últimos años, la reducción del ruido constituye uno de los objetivos
prioritarios. Para ello, es una práctica corriente realizar la mayor
parte de la pared interna de la góndola 16 bajo la forma de una
estructura alveolar reductora de ruido. Tal como se ha representado
muy esquemáticamente en la figura 1, la pared interna 20 de la
estructura 18 de entrada de aire así como el cárter 22 de ventilador
presentan habitualmente, al menos en parte, una estructura alveolar
de este
tipo.
tipo.
En la figura 2 de los dibujos adjuntos, se ha
representado más detalladamente la zona de unión del extremo trasero
de la pared interna 20 sobre el extremo delantero del cárter 22 de
ventilador, en un turborreactor de la técnica anterior.
Fuera de la zona en la que se efectúa la unión,
la pared interna 20 de la estructura de entrada de aire presenta una
estructura alveolar reductora de ruido. Esta estructura, de tipo
intercalada, se compone de una película interna 26 permeable al
aire, de una película externa 28, impermeable al aire, y de un alma
alveolar 30 interpuesta entre las películas. La película interna 26
está realizada por ejemplo bajo la forma de una chapa perforada o de
una gasa de un material tal como carbono o un metal. La película
externa 28 es generalmente una estructura compuesta de múltiples
capas que funciona como reflector acústico y garantiza la
transmisión principal de los esfuerzos. Finalmente, el alma alveolar
30 es generalmente de tipo nido de abeja y está formada de alvéolos
de grandes dimensiones.
El cárter 22 de ventilador es generalmente una
pieza metálica. Tal como se ha ilustrado de manera muy esquemática
en la figura 2, esta pieza es preferiblemente hueca, al menos en una
parte de su longitud, con el fin de que una estructura 32 reductora
de ruido ocupe su superficie interior. Por tanto, esta estructura 32
está formada principalmente de una estructura alveolar, revestida de
una película interna permeable al aire sobre su superficie orientada
hacia el canal 14 de ventilador.
Con el fin de permitir el montaje de la
estructura de entrada 18 de aire y del cárter 22 de ventilador, este
último está equipado, en su extremo delantero, con una brida 34
exterior anular. El montaje está garantizado por una pieza anular 36
de conexión, de sección en forma L, montada alrededor del extremo
trasero de la pared interna 20 y fijada a la brida 34 por pernos 38
circunferencialmente distribuidos.
En los turborreactores de la técnica anterior, la
conexión entre la pieza anular 36 de conexión y la pared interna 20
de la estructura de entrada de aire, está garantizada por órganos de
fijación, tales como tornillos avellanados o remaches (ilustrados
esquemáticamente por líneas mixtas 40 en la figura 2), que
atraviesan en todo su espesor el extremo trasero de la pared interna
20.
Considerando el hecho de que la mayor parte de
los esfuerzos transmitidos entre el motor central 10 y la estructura
18 de entrada de aire transitan por esta unión, la estructura de la
parte trasera de la pared interna 20 se ha modificado en esta zona
para reforzarla.
De este modo, tal como se ilustra en la figura 2,
la parte trasera de la pared interna 20, sobre la que está fijada la
pieza anular 36 de conexión, presenta una película 26' interna
reforzada e impermeable al aire, una película 28' externa igualmente
reforzada, así como un alma 30' alveolar reforzada, generalmente
metálica (aluminio) y muy densificada, formada de alvéolos de
dimensión reducida, a menudo llenos de resina para resistir a los
esfuerzos de compresión de los órganos 40 de fijación.
La técnica utilizada actualmente para efectuar la
unión entre la estructura de entrada de aire y el cárter de
ventilador tiene como primera consecuencia una pérdida total del
efecto reductor de ruido en la zona de embridado.
Esta técnica se traduce igualmente en un aumento
de la masa en la zona de unión, en riesgos de corrosión del alma
alveolar metálica, en dificultades de fabricación (curvado de
alvéolos de pequeña dimensión, mecanizado en forma del alma
alveolar), en dificultades al colocar los órganos de fijación a
través del alma 30' alveolar y en riesgos de deformación de la parte
trasera de la pared 20 bajo carga, en el emplazamiento de los
órganos de fijación.
Finalmente, dado que la pared interna 20 está
generalmente fabricada por sucesivos conformados por distensión en
un mandril que presenta la forma interior de la estructura de
entrada de aire, sus dimensiones exteriores son poco precisas. Antes
de fijar la pieza anular 36 de conexión en el extremo trasero de la
pared 20, es necesario por tanto efectuar una repetición del
mecanizado de esta superficie exterior e interponer un calzo anular
42.
El documento
GB-A-2 273 131 describe una
estructura de entrada de aire de motor de aeronave, en la que el
cárter de ventilador integra una estructura anular en nido de abeja.
En su extremo delantero, el cárter de ventilador comprende una brida
que sirve para la fijación de un refuerzo interno a la góndola y una
prolongación hacia delante que sirve para la fijación de la entrada
de aire.
Principalmente, la invención tiene como objeto un
conjunto reductor de ruido que incluye una estructura de entrada de
aire y un cárter de ventilador de un turborreactor de aeronave,
permitiendo este conjunto reducir igualmente el ruido en la zona de
unión, reduciendo al mismo tiempo la masa con respecto a las
técnicas actuales.
El conjunto reductor de ruido conforme a la
invención también tiene como objetivo facilitar la fabricación y el
montaje, suprimiendo al mismo tiempo los riesgos de deformación de
la pared interna de la estructura de entrada de aire bajo carga, en
el emplazamiento de los órganos de fijación.
Según la invención, este resultado se obtiene por
medio de un conjunto reductor de ruido para turborreactor realizado
según la reivindicación 1.
Los perfeccionamientos de la invención están
definidos por las reivindicaciones 2 a 5.
Ahora se describirá, a modo de ejemplos no
limitativos, una forma de realización de la invención, haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1, ya descrita, representa
esquemáticamente, en corte longitudinal, un turborreactor de doble
flujo de la técnica anterior;
- la figura 2, ya descrita, ilustra a escala más
grande la zona de unión de la técnica anterior entre la estructura
de entrada de aire y el cárter de ventilador del turborreactor de la
figura 1;
- la figura 3 es una vista en corte comparable
con la figura 2, que representa un ejemplo útil para la comprensión
de la invención, en una primera forma de realización de la zona de
unión entre la estructura de entrada de aire y el cárter de
ventilador de un turborreactor;
- las figuras 4 a 7 son vistas en corte
comparables a la figura 3, que representan variantes de la primera
forma de realización de la zona de unión, combinadas;
- la figura 8 es una vista en corte comparable a
la figura 3, que ilustra el ejemplo de la figura 3 combinado con una
segunda forma de realización de la zona de unión; y
- la figura 9 es una vista en corte comparable a
la figura 8, que ilustra una forma de realización de la
invención.
Las figuras 3 a 9 representan la zona de unión
entre el extremo trasero de la pared interna 20 de una estructura de
entrada de aire y el extremo delantero de un cárter 22 de
ventilador, en un turborreactor, tal como el que se ha descrito
anteriormente con referencia a la figura 1.
De forma clásica, delante de la zona de unión, la
pared interna 20 de la estructura de entrada de aire se presenta
bajo la forma de una estructura intercalada que incluye una película
interna 26 permeable al aire, una película externa 28 impermeable al
aire y un alma alveolar 30 interpuesta entre estas dos películas. Al
ser idéntica esta estructura a las que se encuentran en los
turborreactores existentes, ésta no se describirá con más
detalle.
La parte trasera 20' de la pared interna 20,
utilizada para garantizar la unión de esta pared con el cárter 22 de
ventilador, está desprovista de alma alveolar. Además, esta parte
trasera 20' de la pared interna 20 está situada sensiblemente en la
prolongación de la película externa 28. Ésta comprende
prolongaciones hacia atrás 26' y 28', de la película interna 26 y de
la película externa 28 respectivamente. Estas prolongaciones 26' y
28' están aplicadas una contra otra, después de que la película
interna 26 haya avanzado a lo largo de la cara trasera del alma
alveolar 30, tal como se ilustra en las figuras 3 a 9.
Debido a que la parte trasera 20' de la pared
interna 20 está desprovista de alma alveolar 30 y está situada en la
prolongación de la película externa 28, se libera un espacio anular
en el interior de la parte trasera 20', entre esta parte trasera y
el canal de ventilador. Este espacio anular se utiliza para alojar
una estructura alveolar 44' reductora de ruido.
La estructura alveolar 44' reductora de ruido
garantiza la continuidad entre una estructura alveolar 44 reductora
de ruido, que ocupa el interior del cárter 22 de ventilador y la
pared interna 20 de la estructura 18 de entrada de aire.
En las figuras 3 a 9, la estructura alveolar 44',
alojada en el interior de la parte trasera 20' de la pared interna
20, está realizada de una sola pieza con la estructura alveolar 44
del cárter 22 de ventilador, en la que constituye una prolongación
hacia delante.
Esta variante, la estructura alveolar 44' puede
también formar una pieza distinta, separada de la estructura
alveolar 44 de la que está dotado el cárter de ventilador.
La pared interna de la góndola del turborreactor
se encuentra equipada de este modo con estructuras alveolares
reductoras de ruido, prácticamente sin discontinuidad, en la zona de
unión entre la estructura de entrada de aire y el cárter de
ventilador, de las que se obtiene una mejora de las cualidades
acústicas.
Esta disposición se traduce igualmente en una
ganancia de masa importante, en la supresión del riesgo de corrosión
y en una protección frente al fuego de la pieza 36b (en la primera
forma de realización de la zona de unión, ilustrada en las figuras 3
a 8).
Además, debido a la naturaleza monolítica de la
parte trasera de la pared interna fijada en la pieza anular de
conexión, se han simplificado las reparaciones. Considerando
asimismo que esta parte no está expuesta al flujo aerodinámico, las
fijaciones utilizadas pueden estar en "estampación" y por tanto
fácilmente desmontables. Todo esto reduce los costes de
explotación.
Como en las uniones de la técnica anterior, la
conexión entre la pared interna 20 y el cárter 22 de ventilador está
garantizada por una pieza anular 36 de conexión, de sección en forma
de L. Una primera rama 36a de esta pieza 36, que constituye una
brida circular, está fijada a la brida 34 exterior anular prevista
en el extremo delantero del cárter 22 de ventilador. Esta fijación
está garantizada por pernos (no representados) que atraviesan
agujeros 35 y 37 orientados frente a frente, formados
respectivamente en la brida 34 y en la primera rama 36a de la pieza
36.
La segunda rama 36b de la pieza 36 de conexión
forma un cilindro que está alojado en el interior de la parte
trasera 20' de la pared interna 20, en la primera forma de
realización de la zona de unión ilustrada en las figuras 3 a 8.
La fijación de la parte trasera 20' de la pared
interna 20 en esta segunda rama 36b de la pieza 36 de conexión está
garantizada por órganos 40 de fijación tales como tornillos
avellanados o remaches. Dado que la parte trasera 20' de la pared 20
está desprovista de alma alveolar, la fijación está realizada sin
dificultad particular y sin riesgo de deformación bajo carga.
Además, dado que la mayor parte de los esfuerzos se transmite a
través de la película externa 28, la transmisión de los esfuerzos se
efectúa de forma tan eficaz como en las estructuras de la técnica
anterior.
Dado que la segunda rama 36b de la pieza 36 de
conexión está situada en el interior de la parte trasera 20' de la
pared interna 20, no es necesaria ninguna repetición de mecanizado
durante el montaje. Efectivamente, la superficie interior de la
pared 20 presenta una forma y dimensiones perfectamente controladas,
puesto que la fabricación de esta pared por conformado por
distensión se efectúa comenzando por el conformado por distensión de
la pared 26 interna en un mandril de dimensiones y de formas
conocidas.
La ausencia de alma alveolar reforzada, en
general metálica y muy densificada, permite asimismo facilitar la
fabricación de la pared interna 20, particularmente evitando la
dificultad de mecanizado en forma de una estructura en nido de
abejas de fuerte densidad y el curvado de las distintas capas en el
mandril utilizado durante el conformado por distensión.
En las figuras 3 y 4, el cárter 22 de ventilador
presenta una prolongación 22' hacia delante más allá de la brida 34.
Esta prolongación 22' se extiende hasta estar enfrente de la cara
trasera del alma alveolar 30, en el espacio anular dispuesto en el
interior de la parte trasera 20' de la pared 20. La prolongación 44'
hacia delante de la estructura alveolar 44 reductora de ruido está
fijada entonces directamente al interior de esta prolongación
22'.
La estructura alveolar 44 reductora de ruido, así
como su prolongación 44' hacia delante, están formadas por una
película 46 interna permeable al aire, de estructura comparable a la
de la película interna 26 de la pared 20, y de un alma alveolar 48
interpuesta entre la película 46 y el cárter 22 de ventilador. El
alma alveolar 48 presenta asimismo una estructura comparable a la
del alma alveolar 30 de la pared 20. En ese caso, la reflexión
acústica y la transmisión de los esfuerzos están garantizadas por el
cárter 22 de ventilador propiamente dicho.
Tal como se ha ilustrado particularmente en las
figuras 3 y 4, la prolongación 22' del cárter 22 de ventilador
recubre ventajosamente el borde delantero del alma alveolar 48.
Dado que el cárter 22 de ventilador es
habitualmente metálico, la superficie 23 exterior de la prolongación
hacia delante 22' puede mecanizarse con el fin de garantizar el
centrado de la pieza 36 de conexión, tal como se ha ilustrado en las
figuras 3 y 4.
La variante de realización ilustrada en la figura
4 se distingue especialmente de la de la figura 3 por el hecho de
que la pieza 36 de conexión comprende en este caso una parte 36c
delantera, que se extiende radialmente hacia el interior a lo largo
de la cara trasera del alma alveolar 30 de la pared interna 20.
La figura 5 representa otra variante de la
primera forma de realización de la zona de unión, en la que la
prolongación 22' hacia delante del cárter 22 de ventilador está
suprimida. En ese caso, la prolongación 44' hacia delante de la
estructura alveolar 44 reductora de ruido está situada en el
interior de una pieza unida 50. Esta pieza unida 50 presenta una
sección en forma de L en la que una rama rodea la prolongación 44'
hacia delante de la estructura alveolar 44 y en la que la otra rama
recubre al menos parcialmente el borde delantero de esta estructura.
En ese caso, la pieza unida 50 está fijada en la prolongación hacia
delante de la estructura alveolar 44 por medios de fijación tales
como bridas (no representadas).
En esta variante de realización ilustrada en la
figura 5, la pieza 36 de conexión comprende partes 36d de centrado y
de guiado que están colocadas alrededor de la brida 34 del cárter 22
de ventilador, para garantizar el centrado de la pieza 36 con
respecto a este cárter de la figura 5. Las partes 36d de centrado y
de guiado forman parte integral de la pieza 36 de conexión.
De manera comparable, la figura 6 muestra la
unión de partes 36' de centrado y de guiado en la pieza 36 de
conexión. Estas partes 36' están fijadas en la pieza 36 por órganos
53 de fijación situados en emplazamientos distintos de aquellos de
los órganos 52 de fijación de dicha pieza 36 sobre la brida 34, y
particularmente en emplazamientos desplazados radialmente con
respecto a ésta última fijación. Las partes 36' de centrado y de
guiado que se extienden axialmente hacia atrás alrededor de la brida
34. Éstas se utilizan particularmente durante la instalación o el
desmontaje de la entrada de aire, para evitar el posible daño de las
piezas 50 y 44'.
Otra variante de la primera forma de realización
de la zona de unión está ilustrada en la figura 7. Como en el caso
de las figuras 5 y 6, la prolongación 44' hacia delante de la
estructura alveolar 44 reductora de ruido está alojada en una pieza
unida 50'. Sin embargo, la pieza unida 50' comprende aquí, además de
la parte de sección con forma de L que rodea la prolongación 44',
una parte 50'a plana, fijada entre la brida 34 y la primera rama 36a
de la pieza 36 de conexión. La fijación está garantizada, por
ejemplo, por remaches o tornillos 51 que conectan la parte 50'a
plana a la brida 34, en emplazamientos desplazados con respecto a
los órganos 52 de fijación desmontables de la rama 36a sobre la
brida 34. Así, la pieza 50' permanece solidaria a la brida 34 motriz
durante el desmontaje de la estructura 18 de entrada de aire, y ésta
sostiene y protege las estructuras alveolares 44 y 44'.
Las figuras 8 y 9 representan dos variantes de
una segunda forma de realización de la zona de unión, en la que la
segunda rama 36b de la pieza 36 de conexión está fijada al exterior
de la parte trasera 20' de la pared interna 20. En este caso, es
necesaria la repetición del mecanizado sobre la superficie exterior
de la parte trasera de la pared 20, antes de realizar la fijación de
la pieza 36 de conexión, con ayuda de órganos 40 de fijación. Sin
embargo, permanecen el resto de las ventajas, estando comprendidas
particularmente la presencia de estructuras alveolares reductoras de
ruido en la zona de unión entre la estructura de entrada de aire y
el cárter de ventilador.
En ese caso, una chapa 21 de protección recubre
ventajosamente la superficie interior de la parte trasera 20' de la
pared 20, tal como lo ilustran las figuras 8 y 9. Esta chapa 21 de
protección se prolonga entonces sobre la superficie trasera del alma
alveolar 30.
En estas figuras 8 y 9, la prolongación 44' hacia
delante de la estructura alveolar 44 está montada en una
prolongación 22' hacia delante del cárter 22 de ventilador, como en
el caso de las figuras 3 y 4. Entonces, puede utilizarse un
mecanizado 23 efectuado en esta prolongación 22' para garantizar el
centrado de la parte trasera 20' de la pared interna 20, tal como lo
ilustran las figuras 8 y 9.
En todas las realizaciones ilustradas en las
figuras 3 a 8, la superficie 45 de unión entre la estructura
alveolar 44 y la parte de la pared interna 20 contigua a la parte
trasera 20' está orientada radialmente con respecto al eje
longitudinal del turborreactor.
Tal como se ilustra esquemáticamente en la figura
9, esta superficie 45' de unión también puede inclinarse hacia
atrás, orientándose hacia el exterior del turborreactor.
Según una forma de realización de la invención,
la figura 9 se distingue igualmente por el hecho de que la fijación
de la rama 36b de la pieza 36 de conexión está efectuada en parte
por órganos 40 de fijación clásicos que atraviesan la parte trasera
20' de la pared 20 y en parte por órganos 40' de fijación
"ciegos" que atraviesan la película externa 28, hacia delante
de la parte trasera 20'.
Claims (6)
1. Conjunto reductor de ruido para un
turborreactor, comprendiendo dicho conjunto un cárter (22) de
ventilador, una estructura (18) de entrada de aire provista de una
pared interna (20) que incluye una película interna permeable (26),
una película externa impermeable (28) y un alma alveolar (30)
interpuesta entre estas dos películas, y una pieza (36) de conexión
fijada al cárter (22) de ventilador y a la pared interna (20) de la
estructura (18) de entrada de aire, caracterizado porque la
pieza (36) de conexión está fijada a la pared (20) interior mediante
órganos (40') de fijación ciegos que atraviesan la película externa
(28).
2. Conjunto según la reivindicación 1, en el que
pared interna (20) de la estructura (18) de entrada de aire
comprende una parte trasera (20') desprovista de alma alveolar y
situada sensiblemente en la prolongación de la película (28)
externa, atravesando los órganos (40) de fijación ciegos la película
externa (28) delante de dicha parte trasera (20').
3. Conjunto según la reivindicación 1, en el que
la parte trasera (20') de la pared interna (20) está fijada a la
pieza (36) de conexión mediante órganos (40) de fijación
clásicos.
4. Conjunto según una cualquiera de las
reivindicaciones 2 y 3, en el que una estructura alveolar (44)
reductora de ruido está montada en el interior del cárter (22) de
ventilador y comprende una prolongación (44') hacia delante en el
interior de la parte trasera (20') de la pared interna (20).
5. Conjunto según la reivindicación 4, en el que
la prolongación (44') hacia delante de la reductora de ruido está
situada en el interior de una prolongación (22') hacia delante del
cárter (22) de ventilador.
6. Conjunto según una cualquiera de las
reivindicaciones 4 y 5, en el que la prolongación (44') hacia
delante de la estructura alveolar (44) reductora de ruido está
separada de la pared interna (20) contigua a la parte trasera (20')
mediante una superficie (45') de unión inclinada hacia atrás,
dirigida hacia el exterior.
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