RU100141U1

RU100141U1 - DEVICE FOR REDUCING THE NOISE OF A TURBOREACTIVE ENGINE

Info

Publication number: RU100141U1
Application number: RU2010124235/06U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Иванович Поварков; Юрий Данилович Халецкий
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2010-12-10

Abstract

Устройство для снижения шума турбореактивного двигателя, содержащее установленные в каналах мотогондолы звукопоглощающее и звукоотражающее покрытия, отличающееся тем, что звукопоглощающее покрытие выполнено в виде по меньшей мере одного слоя сотового заполнителя, звукоотражающее покрытие содержит по меньшей мере два слоя сотового заполнителя с перфорированной обшивкой, размещенной между ними и с внешней относительно распространяющегося шумового потока поверхности, и сплошной звуконепроницаемой обшивкой с нижней, обращенной внутрь к шумовому потоку, поверхности, причем перфорированные обшивки выполнены в виде акустически прозрачного листа с перфорацией примерно 50%, обеспечивающего звукоотражающему покрытию импеданс только реактивной составляющей. A device for reducing the noise of a turbojet engine containing sound-absorbing and sound-reflecting coatings installed in the channels of the nacelle, characterized in that the sound-absorbing coating is made in the form of at least one layer of honeycomb core, the sound-reflecting coating contains at least two layers of honeycomb core with perforated skin placed between them and with the external relatively propagating noise flow of the surface, and a continuous soundproof casing with the bottom facing inward l to the noise flow, surface, and the perforated casing is made in the form of an acoustically transparent sheet with perforation of about 50%, providing a sound-reflecting coating with an impedance of only the reactive component.

Description

Полезная модель относится к устройствам снижения шума турбореактивных двигателей.The invention relates to noise reduction devices for turbojet engines.

Шум вентиляторов и турбин турбореактивных двигателей характеризуется присутствием широкополосной составляющей, возникающей из-за взаимодействия их лопаток с мелкомасштабной завихренностью потока, а также наличием интенсивных тональных составляющих на частотах, кратных частоте вращения рабочего колеса.The noise of fans and turbines of turbojet engines is characterized by the presence of a broadband component arising due to the interaction of their blades with a small-scale vortex of the flow, as well as the presence of intense tonal components at frequencies that are multiples of the frequency of rotation of the impeller.

Среди известных устройств, предложенных для снижения шума, подавляющее большинство, например, патент РФ №2230208 от 05.06.2002 г., основаны на принципе поглощения распространяющегося по каналам звука, для чего на стенках каналов устанавливаются звукопоглощающие покрытия или облицовки.Among the known devices proposed to reduce noise, the vast majority, for example, RF patent No. 2230208 of 05.06.2002, are based on the principle of absorption of sound propagating through the channels, for which sound-absorbing coatings or lining are installed on the channel walls.

Известно устройство для снижения шума вентилятора летательных аппаратов в виде байпасного канала с множеством перегородок из перфорированных пластин (патент США №6,439,840, 2002 г.). Перфорированные пластины неравномерно разнесены друг от друга, расширяются в осевом направлении, разделят основной поток и поглощают энергию вращающихся акустических мод. Известное решение снижает шум газотурбинного двигателя и шум самолета, особенно во время взлета.A device for reducing the noise of a fan of an aircraft in the form of a bypass channel with many partitions of perforated plates (US patent No. 6,439,840, 2002). The perforated plates are unevenly spaced from each other, expand axially, separate the main stream and absorb the energy of the rotating acoustic modes. The known solution reduces the noise of a gas turbine engine and aircraft noise, especially during takeoff.

Известны устройства для снижения шума, переносимого преимущественно азимутальными вращающимися модами, например, патент РФ №2282042 от 22.12.2004 г., основанные на ином принципе - принципе отражения звуковых волн. Конструктивно устройства содержат отражающие элементы в виде решетки пластин или сотового слоя, покрытого акустически прозрачным перфорированным листом. Они могут устанавливаться как непосредственно в канале, так и в кольцевых полостях, сообщающихся с каналом. Решетчатые и сотовые структуры, препятствуют вращению азимутальных вращающихся мод, так как представляют для них значительное акустическое сопротивление, приводящее к их отражению. Такие устройства можно характеризовать как «акустические барьеры».Known devices for reducing noise transferred mainly by azimuthal rotating modes, for example, RF patent No. 2282042 dated 12/22/2004, based on another principle - the principle of reflection of sound waves. Structurally, the devices contain reflective elements in the form of a lattice of plates or a honeycomb layer coated with an acoustically transparent perforated sheet. They can be installed both directly in the channel and in annular cavities in communication with the channel. Lattice and honeycomb structures interfere with the rotation of azimuthal rotating modes, since they represent significant acoustic resistance for them, leading to their reflection. Such devices can be characterized as “acoustic barriers”.

Наиболее близким техническим решением является глушитель шума, содержащий устройство, отражающее часть звуковой энергии обратно к источнику звука и звукопоглощающую конструкцию в виде звукопоглощающей облицовки канала. Отражающее устройство, содержит кольцевой кожух, охватывающий канал с потоком, имеющим дозвуковую скорость течения, перед источником шума, например, перед вентилятором ТРД. В полости кожуха установлена кольцевая решетка профилей. Полость кольцевого кожуха отделена от полости канала перфорированным экраном со степенью перфорации не менее 25%. (заявка РФ №2008136469, опубл. 03.03. 2010 г.).The closest technical solution is a silencer containing a device that reflects part of the sound energy back to the sound source and a sound-absorbing structure in the form of a sound-absorbing channel lining. The reflecting device comprises an annular casing covering a channel with a flow having a subsonic flow velocity in front of a noise source, for example, in front of a turbofan engine fan. An annular lattice of profiles is installed in the cavity of the casing. The cavity of the annular casing is separated from the cavity of the channel by a perforated screen with a degree of perforation of at least 25%. (RF application No. 2008136469, publ. 03.03. 2010).

Шум турбореактивного двигателя, связанный с шумом генерируемым турбомашинами вообще, вентиляторами и турбинами в частности, распространяется по всасывающим и выхлопным каналам круглого и/или кольцевого сечения.The noise of a turbojet engine associated with the noise generated by turbomachines in general, fans and turbines in particular, propagates through the suction and exhaust channels of a circular and / or circular cross-section.

Основная масса шума турбореактивного двигателя связана с шумом. генерируемым турбомашинами вообще, вентиляторами и турбинами в частности, а также собственной генерацией шума глушителями шума. Снижению этой нежелательной дополнительной генерации шума служит экранирование кольцевой полости перфорированным экраном со степенью перфорации превышающим 25% из акустически прозрачного материала, которое мало эффективно для этой генерации шума.The bulk of the noise of a turbojet engine is associated with noise. generated by turbomachines in general, fans and turbines in particular, as well as own noise generation by silencers. This unwanted additional noise generation is reduced by shielding the annular cavity with a perforated screen with a perforation degree exceeding 25% of an acoustically transparent material, which is not very effective for this noise generation.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности снижения шума турбореактивного двигателя.The objective of the proposed technical solution is to increase the noise reduction efficiency of a turbojet engine.

Техническим результатом является отстройка от шума, генерируемого самим устройством без потери эффективности снижения шума, генерируемого турбореактивным двигателем.The technical result is a detuning from the noise generated by the device itself without losing the efficiency of reducing the noise generated by the turbojet engine.

Другим техническим результатом является снижение гидравлического сопротивления и упрощение конструкции без потери эффективности снижения шума.Another technical result is the reduction of hydraulic resistance and simplification of the structure without loss of noise reduction efficiency.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для снижения шума турбореактивного двигателя, содержащем установленные в каналах мотогондолы последовательно от источника шума звукопоглощающее и звукоотражающее покрытия, звукопоглощающее покрытие выполнено в виде, по меньшей мере, одного слоя сотового заполнителя, звукоотражающее покрытие содержит, по меньшей мере, два слоя сотового заполнителя с перфорированной обшивкой размещенной между ними и с внешней, относительно распространяющегося шумового потока поверхности, и сплошной звуконепроницаемой обшивкой с нижней, обращенной внутрь к шумовому потоку, поверхности, причем перфорированные обшивки выполнены в виде акустически прозрачного листа с перфорацией примерно 50%, обеспечивающие звукоотражающему покрытию импеданс только реактивной составляющей, при этом оба покрытия размещены в полости между стенкой корпуса и обечайкой мотогондолы на собственном непрерывном основании заподлицо с обечайкой.The problem is solved in that in a device for reducing the noise of a turbojet engine containing sound-absorbing and sound-reflecting coatings installed in the engine nacelle channels in series from the noise source, the sound-absorbing coating is made in the form of at least one layer of honeycomb core, the sound-reflecting coating contains at least , two layers of honeycomb core with perforated skin placed between them and with an external, relatively propagating noise stream surface, and a solid a pressure-resistant casing with a lower surface facing inward to the noise stream, the perforated casing being made as an acoustically transparent sheet with perforation of about 50%, providing a sound-reflecting coating with impedance of only the reactive component, while both coatings are placed in the cavity between the body wall and the nacelle shell on own continuous base flush with the shell.

В дальнейшем полезная модель поясняется описанием и чертежами, на которых на фиг.1 приведена принципиальная схема устройства для снижения шума турбореактивного двигателя, согласно полезной модели, на фиг.2 показано звукоотражающее покрытие этого устройства.In the future, the utility model is illustrated by the description and drawings, in which Fig. 1 shows a schematic diagram of a device for reducing noise of a turbojet engine, according to a utility model, Fig. 2 shows a sound-reflecting coating of this device.

Устройство для снижения шума турбореактивного двигателя содержит звукопоглощающее покрытие 1 и звукоотражающее покрытие 2, установленные последовательно от источника шума 7 в каналах мотогондолы турбореактивного двигателя (фиг.1).A device for reducing the noise of a turbojet engine contains a sound-absorbing coating 1 and a sound-reflecting coating 2, mounted in series from a noise source 7 in the channels of the nacelle of a turbojet (Fig. 1).

Звукопоглощающее покрытие 1 выполнено в виде, по меньшей мере, одного слоя сотового заполнителя. Звукопоглощающее покрытие 1 расположено между источником шума 7 и звукоотражающим покрытием 2 и может покрывать стенку канала полностью или частично. Адмитансом (действительное сопротивление) звукопоглощающего покрытия приближен к оптимальному.Sound-absorbing coating 1 is made in the form of at least one layer of honeycomb core. The sound-absorbing coating 1 is located between the noise source 7 and the sound-reflecting coating 2 and can cover the channel wall in whole or in part. Admittance (real resistance) of a sound-absorbing coating is close to optimal.

Звукоотражающее покрытие 2 (фиг.2), согласно полезной модели, содержит, по меньшей мере, два слоя 9 и 11 сотового заполнителя с перфорированной обшивкой 10, размещенной между ними. С внешней, относительно распространяющегося шумового потока, поверхности сотовый заполнитель покрыт перфорированной обшивкой 8, а с нижней, обращенной внутрь к шумовому потоку, поверхности, - сплошной звуконепроницаемой обшивкой 12.The sound-reflecting coating 2 (Fig. 2), according to a utility model, contains at least two layers 9 and 11 of honeycomb core with perforated casing 10 placed between them. From the external, relatively propagating noise stream, surface, the honeycomb core is covered with perforated sheathing 8, and from the bottom surface facing inwardly to the noise stream, a continuous soundproof sheathing 12.

Перфорированные обшивки 10 и 8 выполнены в виде акустически прозрачного листа с перфорацией примерно 50%.Perforated casing 10 and 8 are made in the form of an acoustically transparent sheet with perforation of approximately 50%.

Импеданс звукоотражающего покрытия имеет только реактивную составляющую.The impedance of the sound-reflecting coating has only a reactive component.

Звукопоглощающее 1 и звукоотражаюшее покрытие 2 размещены в полости 3 между стенкой 4 и обечайкой 5 корпуса мотогондолы турбореактивного двигателя. Каждое покрытие размещено на собственном непрерывном основании 6 заподлицо с обечайкой 5.Sound-absorbing 1 and sound-reflecting coating 2 are placed in the cavity 3 between the wall 4 and the casing 5 of the engine nacelle of the turbojet engine. Each coating is placed on its own continuous base 6 flush with the shell 5.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Излучаемый шум от источника звука 7 при его распространении по каналу сначала проходит через звукопоглощающее покрытие 1, где шум частично им поглощается. Оставшаяся после первичного поглощения часть шума проходит через звукоотражающее покрытие 2, где частично отражается, изменяет направление и движется в обратном направлении к источнику шума 7. При обратном движении отраженный шум вновь проходит через звукопоглощающее покрытие 1, где дополнительно им поглощается. Оставшийся шум, этот поток звуковой энергии, частично проходит внутрь источника звука 7, частично отражается от него, изменяет направление и процесс шумоглущения начинает новый цикл. При этом гидравлических потерь в этих устройствах практически не происходитThe radiated noise from the sound source 7, when it is propagated through the channel, first passes through the sound-absorbing coating 1, where the noise is partially absorbed by it. The part of the noise remaining after the primary absorption passes through the sound-reflecting coating 2, where it is partially reflected, changes direction and moves in the opposite direction to the noise source 7. During the reverse movement, the reflected noise again passes through the sound-absorbing coating 1, where it is additionally absorbed. The remaining noise, this stream of sound energy, partially passes into the sound source 7, is partially reflected from it, changes direction and the noise suppression process begins a new cycle. In this case, hydraulic losses practically do not occur in these devices

Звукоотражающее покрытие 2, согласно полезной модели, преобразует моды низкого порядка в хорошо затухающие моды высокого порядка и обеспечивает отражение распространяющего по каналам шума и снижение его турбулентности, а звукопоглощающее покрытие 1 образует участок канала, обеспечивающий поглощение распространяющегося шума. В результате, при установке в канале мотогондолы турбореактивного двигателя устройства для снижения шума, согласно полезной модели физический механизм снижения шума, используемый в заявляемом устройтсве, не делает различий между случаями распространения шума (звука) по потоку и против потока, например - в воздухозаборнике и наружном канале ТРДД. Поэтому устройство снижения шума, согласно полезной модели, может устанавливаться и снижать шум как во всасывающих, так и в выхлопных каналах турбомашин. Кроме этого, конструкция реактивного элемента, основанная на сотовом слое, значительно проще решетчатого глушителя прототипа и имеет меньшее гидравлическое сопротивление. В данной полезной модели отдается предпочтение именно такой конструкции реактивной части комбинированного глушителя.The sound-reflecting coating 2, according to the utility model, converts low-order modes to well-damped high-order modes and provides reflection of the noise propagating through the channels and a decrease in its turbulence, while the sound-absorbing coating 1 forms a channel portion providing absorption of the propagating noise. As a result, when a noise reduction device is installed in the channel of a nacelle of a turbojet engine, according to a utility model, the physical noise reduction mechanism used in the inventive device does not distinguish between cases of noise (sound) propagation upstream and downstream, for example, in the air intake and the outdoor TRDD channel. Therefore, the noise reduction device, according to the utility model, can be installed and reduce noise both in the suction and exhaust channels of the turbomachines. In addition, the design of the reactive element based on the honeycomb layer is much simpler than the prototype grating silencer and has less hydraulic resistance. In this utility model, this particular design of the reactive part of the combined silencer is preferred.

Реактивные сотовые элементы более просты и технологичны как при изготовлении, так и при монтаже, образуют участок канала, обеспечивающий отражение распространяющего по каналам турбомашин шума и его снижение за счет уменьшения пристеночной турбулентности и преобразования мод низкого порядка в хорошо затухающие моды высокого порядка, а звукопоглощающая облицовка, полностью или частично покрывающая стенку канала, образует участок канала, обеспечивающий поглощение распространяющегося шума, что позволяет повысить эффективность снижения шума турбореактивного двигателя за счет отстройки от шума, генерируемого самим устройством, снизить гидравлическое сопротивление и упросить конструкцию без потери эффективности снижения шума, генерируемого турбореактивным двигателем.Reactive honeycomb elements are simpler and more technologically advanced both in manufacturing and during installation, they form a channel section that provides reflection of noise propagating through the channels of turbomachines and reduces it by reducing wall turbulence and converting low-order modes to well-damped high-order modes, and sound-absorbing lining completely or partially covering the channel wall forms a channel section providing absorption of propagating noise, which allows to increase the reduction efficiency turbojet engine noise due to the detuning of the noise generated by the device itself, reduce the flow resistance and desired construction without loss of efficiency to reduce noise generated by the turbojet engine.

Устройство может быть использовано в турбореактивных авиадвигателях для снижения шума, распространяющегося по аэродинамическим каналам турбореактивного двигателя, в частности, по каналам с потоком, имеющим дозвуковую скорость течения, например, шума вентилятора или турбины двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД).The device can be used in turbojet aircraft engines to reduce the noise propagating through the aerodynamic channels of a turbojet engine, in particular, through channels with a flow having a subsonic flow speed, for example, the noise of a fan or turbine of a double-circuit turbojet engine (turbojet engine).

Claims

A device for reducing the noise of a turbojet engine containing sound-absorbing and sound-reflecting coatings installed in the channels of the nacelle, characterized in that the sound-absorbing coating is made in the form of at least one layer of honeycomb core, the sound-reflecting coating contains at least two layers of honeycomb core with perforated skin placed between them and with the external relatively propagating noise flow of the surface, and a continuous soundproof casing with the bottom facing inward l to the noise flow, surface, and the perforated casing is made in the form of an acoustically transparent sheet with perforation of about 50%, providing a sound-reflecting coating with an impedance of only the reactive component.