RU203213U1 - Звукопоглощающая конструкция для тракта турбореактивного двухконтурного двигателя - Google Patents

Abstract

Полезная модель: звукопоглощающая конструкция (ЗПК) для тракта турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД). Техническое решение относится к области авиадвигателестроения, а именно к устройствам подавления шума ТРДД.Звукопоглощающая конструкция для тракта ТРДД включает съемные звукопоглощающие панели 7, размещенные в проставке 2 и корпусе 3 вентилятора с элементами 33 крепления к стенке силового корпуса, представляющими собой винтовое соединение, которое установлено в отверстие втулки 9 крепления. Отдельная звукопоглощающая панель содержит звукопроницаемый кожух 11, имеющий трактовую перфорированную поверхность, многослойный заполнитель 12, состоящий из фронтового 22 и тылового 23 слоев, а также звуконепроницаемую обшивку 13. Втулки 9 крепления размещаются в сквозных соосных отверстиях, выполненных в кожухе 11, заполнителе 12 и обшивке 13. Звукопроницаемый кожух 11 имеет коробчатую форму высотой Н и выполнен из титанового листового сплава, а в местах расположения отверстий 15, 17 вовнутрь кожуха выполнены выштамповки под угол 120°. Многослойный заполнитель 12 сформирован склеенными между собой тремя слоями листового полимерного композита, два 22, 23 из которых - гофрированные листы для фронтового и тылового слоев, а третий 24 - звукопроницаемая прокладка между ними, которые совместно образуют замкнутые полости трубчатого заполнителя с формой четырехугольника в поперечном сечении. Звуконепроницаемая обшивка 13 повторяет коробчатую форму звукопроницаемого кожуха 11 и скреплена клеевым соединением с поверхностями гофр тылового слоя заполнителя и боковыми поверхностями кожуха. Втулки крепления 9 имеют кольцевой поясок по наружному диаметру, кольцевую проточку со стороны крепления со звуконепроницаемой обшивкой, коническую в 120° внутреннюю поверхность со стороны крепления со звукопроницаемым кожухом и высоту, составляющую 0,90-0,95 высоты Н кожуха.Технический результат: снижение шума вентиляторной ступени ТРДД путем установки ЗПК в оболочки ТРДД без нарушения профиля его тракта с обеспечением устойчивости конструктивных составляющих ЗПК, их крепления, работоспособности, долговечности и надежности в составе ТРДД. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Заявляемое техническое решение относится к области авиадвигателестроения, а именно к устройствам подавления шума турбореактивных двухконтурных двигателей.

Гражданская авиация, как одно из самых современных транспортных средств, является высокотехнологической отраслью мировой экономики, сопровождается взаимодействием интересов государств, авиакомпаний, аэропортов, изготовителей авиатехники. Семидесятые годы прошлого столетия обозначились массовым распространением газотурбинных двигателей (ГТД) с различной степенью двухконтурности - до трех для ГТД и более трех для турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДД), к которым в гражданской авиации предъявлены требования по экологическим характеристикам, прежде всего по шуму на местности.

В 1972 г. Международная организация гражданской авиации (ИКАО, от англ. ICAO - International Civil Aviation Organization) ввела в действие первые стандарты по шуму на местности для дозвуковых реактивных самолетов (шум самолета на местности в трех точках для каждого из режимов - на взлете, наборе высоты и посадке). Они изложены в Главе 2 специального Приложения 16 к Конвенции о международной гражданской авиации. В 1977 г. в связи с внедрением в гражданскую авиацию двигателей с большой степенью двухконтурности вступили в силу более жесткие требования по шуму - стандарты Главы 3 упомянутого Приложения 16. В 2001 г. приняты новые нормы, известные как нормы Главы 4 стандарта ИКАО. Международные нормы по шуму имеют статус как межнациональных, так и национальных и разрабатываются в рамках деятельности ИКАО с исследованием технических требований, определяемых Международной организацией по стандартизации (ИСО, от англ. ISO - International Organization for Standardization) и Международной электротехнической комиссией (МЭК).

В этой связи мировые авиационные фирмы при разработке новых и модернизации эксплуатирующихся авиадвигателей внедряют как активные, так и пассивные элементы шумоглушения. К пассивным элементам относятся звукопоглощающие конструкции (ЗПК). ЗПК первого поколения (для ГТД) имеют трехслойную одномодальную конструкцию, второго поколения (для ТРДД) - многослойную двухмодальную. Все ЗПК содержат звукопроницаемый слой с заданным процентом перфорации, заполнитель (одно - или двухмодальный) и звуконепроницаемый слой.

Особое внимание уделяется конструкции заполнителя, играющего основную роль в обеспечении эффективности ЗПК. В статье Дударева А.С. (Дударев А.С. Анализ технологичности конструкций заполнителя звукопоглощающих панелей авиационных двигателей. - Вестник СГТУ, 2013, №3 (72), - с. 68…73) показаны преимущества и недостатки ЗПК с различной конструкцией заполнителей из полимерных композитов:

- сотовый заполнитель: преимущества - простота конструкции, отработанная технология изготовления; недостаток - сложность изготовления ЗПК с двойной кривизной;

- трубчатый заполнитель: применяется в ЗПК «холодного» контура двигателя; недостаток - значительная доля ручного труда при изготовлении;

- пирамидальный (ячеистый) заполнитель: преимущество - каждая элементарная ячейка является ярко выраженным резонатором Гельмгольца; недостаток - технологическая сложность выполнения пирамидальной формы определенной высоты;

- гофрированный заполнитель (заполнитель из гофрированных профилей): преимущество - каждая отдельная ячейка имеет форму близкую к резонатору Гельмгольца; недостаток - высокая точность механической обработки, влияющая на качество клеевого соединения.

Дальнейшим развитием ЗПК является разработка заполнителя различной многослойной конструкции.

Из уровня техники известен турбовентиляторный двигатель (патент RU 2352798; заявка от 10.09.2007; МПК F02C 7/24, F02K 3/04; патентообладатель ФГУП «Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов»), у которого корпус вентилятора содержит ряды ЗПК, имеющие трактовые и внетрактовые перфорированные стенки, а также фронтовые и тыловые слои заполнителей. ЗПК выполнены из полимерного композиционно-волокнистого материала, а слои заполнителей имеют сотовую конструкцию. Высоты полостей фронтового и тылового слоев заполнителей соотносятся как 8-22 / 15-6, а перфорации трактовых и внетрактовых стенок как 12-7 / 10-2. ЗПК изготовлены клеевым соединением и полимеризацией элементов совместно с механическим скреплением с наружными силовыми сопрягаемыми узлами двигателя. Недостатком данной конструкции является низкая эрозионная стойкость трактовой перфорированной стенки из полимерного композита.

В патенте Франции (патент FR 2844303; заявка от 10.09.2002; МПК F02C 7/045; патентообладатель Airbus France) представлен звукопоглощающий трубчатый элемент воздухозаборника авиационного турбореактивного двигателя (ТРД). Описываемый звукопоглощающий элемент составлен из оболочковых частей с ячеистой стенкой, собираемых посредством внешних полос накладного соединения. При этом между параллельными противостоящими продольными кромками оболочковых частей предусмотрены щели. Недостатком данной конструкции является то, что накладки для соединения трехслойной конструкции в оболочку крепятся через наружный слой панели сложными конструктивными решениями.

В уровне технике был выделен ряд патентов, касающихся способов крепления ЗПК. Среди них и патент Великобритании (патент GB 2 319 589; заявка от 22.11.1996; МПК F02C 7/045, G10K 11/16; патентообладатель Rolls-Royce plc), относящийся к устройству крепления звукопоглощающей панели. Согласно патенту звукопоглощающая панель ГТД содержит слой сотового материала, размещенный между слоями листового материала. По меньшей мере, одна ячейка сотового материала снабжена утолщением, представляющим собой металлический цилиндрический вкладыш в шестигранной ячейке сотового материала со сквозным отверстием для приема болта, обеспечивающего крепление панели к опоре (неподвижной структуре) двигателя. Утолщения и слой листового материала снабжены углублениями для приема потайных головок болтов. Данный способ крепления звукопоглощающей панели имеет ряд недостатков:

- крепление панели производится болтом непосредственно к опоре двигателя;

- при вибронагрузке в контактной паре «утолщение - сотовый материал» возможны разрушения.

Следует упомянуть патент РФ на изобретение «Опорный узел трехслойной панели» (патент RU 2322354; заявка от 09.08.2006; МПК В32В 3/06, В32В 3/12; патентообладатель ФГУП «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология»). Рассматриваемая панель включает верхнюю и нижнюю обшивки с сотовым заполнителем, а также втулку с фланцами на обоих торцах. Втулка устанавливается в отверстии, выполненном в верхней обшивке и сотовом заполнителе, и соединяется с ними по фланцам и боковой поверхностью с помощью клеевой композиции. При этом втулка соединена с сотовым заполнителем через один или более промежуточный элемент, представляющий собой пластину. Описываемая втулка составная и выполнена не менее чем из двух частей. Сложная конструкция втулки и соединение ее с сотовым заполнителем через промежуточный элемент являются недостатками данного технического решения.

Одним из аналогов заявляемого технического решения является звукопоглощающая панель гондолы турбореактивного двигателя, оснащенная встроенными крепежными элементами (патент RU 2579785; заявка от 07.07.2011 с конвенционным приоритетом 27.07.2010 (FR); МПК F02C 7/045; патентообладатели Aircelle и Snecma). Упомянутая панель содержит наружную и внутреннюю обшивки, а также расположенную между ними ячеистую сердцевину. В наружную обшивку встроен крепежный элемент, представляющий собой винт и гайку. Описываемый крепежный элемент может быть встроен в наружную обшивку посредством формовки, приклеиванием или привариванием, а также с помощью заклепок. Рассматриваемая конструкция обладает следующими недостатками:

- крепежный элемент на поверхности панели увеличивает ее размеры;

- сложная конструкция каждого вида крепления, в особенности на криволинейной поверхности панели.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является звукопоглощающая панель для тракта турбовентиляторного двигателя (патент RU 2267628; заявка от 25.03.2004; МПК F02C 7/24; патентообладатель OAK «Авиадвигатель»). Рассматриваемая панель является многослойной и содержит стенку силового корпуса, перфорированную трактовую стенку, а также размещенный между ними заполнитель, имеющий многослойную сотовую конструкцию. Сотовый заполнитель состоит из фронтового и тылового слоев. Между собой слои разделены перфорированной стенкой в полости вне тракта. При этом фронтовой слой сотового заполнителя размещен между перфорированной трактовой стенкой и перфорированной стенкой в полости вне тракта, а тыловой слой - между перфорированной стенкой в полости вне тракта и стенкой силового корпуса. Перфорированная трактовая стенка и фронтовой слой заполнителя каждый в отдельности выполнены из слоев полимерных композитных материалов на основе тканевого или ленточного материалов, причем площадь перфорации стенки составляет 8,5%-11,5% ее площади. Стенка силового корпуса, тыловой слой заполнителя и перфорированная стенка в полости вне тракта выполнены металлическими, причем площадь перфорации стенки в полости вне тракта составляет 1,5%-2,5% ее площади. Между перфорированной трактовой стенкой и стенкой силового корпуса размещены ряды втулок с отверстиями, сквозь которые упомянутые стенки соединены крепежными элементами. Причем максимальная высота каждой из втулок меньше минимальной высоты панели на величину толщины стенки силового корпуса. Вокруг каждой из втулок ячейки фронтового слоя сотового заполнителя заполнены материалом, плотность которого не превышает плотность материала трактовой стенки. При этом заполненные материалом ячейки образуют замкнутое вокруг втулки кольцо одного ряда.

Наряду с положительными сторонами, недостатками известной конструкции панели, принятой за прототип, по мнению авторов заявляемого технического решения, могут быть:

- отсутствие на панели звуконепроницаемого слоя (обшивки) и, как следствие, прямой контакт торцов металлических сотов тылового слоя заполнителя и торцов тонкостенных втулок с поверхностью корпуса вентилятора при вибрационных нагрузках будут вызывать в зонах контакта значительные напряжения, которые могут влиять на работоспособность конструкции;

- головки рядов крепежных элементов выходят в тракт двигателя, что может влиять на параметры газовоздушного тракта двигателя;

- крепление втулок материалом низкой плотности в ячейках сотового заполнителя (замкнутое кольцо) только во фронтовом слое может быть недостаточным - многократные съем и установка панели могут разрушать соединение, втулка может свободно перемещаться в снятой панели;

- низкая эрозионная стойкость перфорированной трактовой стенки, выполненной из слоев полимерных композитных материалов с тканевым или ленточным заполнителем.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении эффективности звукопоглощения конструкции для тракта турбореактивного двухконтурного двигателя без существенных потерь его тяги.

Эта задача решается тем, что ЗПК для тракта ТРДД включает съемные звукопоглощающие панели, размещенные в проставке и корпусе вентилятора, с элементами крепления к стенке силового корпуса. При этом ЗПК содержит звукопроницаемый кожух, имеющий трактовую перфорированную поверхность, многослойный заполнитель, состоящий из фронтового и тылового слоев, разделенных звукопроницаемой прокладной, причем фронтовой слой заполнителя расположен между кожухом и прокладкой, а также ряды втулок, размещенные между стенкой силового корпуса и звукопроницаемым кожухом в сквозных соосных отверстиях, выполненных в кожухе и многослойном заполнителе. Втулки имеют отверстия, через которые звукопоглощающие панели с помощью винтового соединения крепятся к стенке силового корпуса. ЗПК содержит также звуконепроницаемую обшивку, размещенную со стороны тылового слоя заполнителя. Многослойный заполнитель сформирован склеенными между собой тремя слоями листового полимерного композита, два из которых - гофрированные листы для фронтового и тылового слоев, а третий -звукопроницаемая прокладка между ними, которые совместно образуют замкнутые полости трубчатого заполнителя с формой четырехугольника в поперечном сечении. Звукопроницаемый кожух имеет коробчатую форму, а звуконепроницаемая обшивка повторяет коробчатую форму звукопроницаемого кожуха и скреплена клеевым соединением с поверхностями гофр тылового слоя заполнителя и боковыми поверхностями кожуха. В обшивке выполнены отверстия, соосные с отверстиями в кожухе и заполнителе, для размещения втулок крепления. Размеры полостей фронтового и тылового слоев трубчатого заполнителя соотносятся как 12 мм/8 мм по высоте и 8 мм/12 мм по ширине. Упомянутая звукопроницаемая прокладка, разделяющая фронтовой и тыловой слои заполнителя, выполнена перфорированной с площадью перфорации 6,5-7,8% площади прокладки, а площадь перфорации звукопроницаемого кожуха составляет 18-22% его площади. Указанная стенка силового корпуса представляет собой оболочку, выполненную в виде тонкостенного крупногабаритного металлического кольца, к которому крепятся съемные звукопоглощающие панели с помощью винтового соединения через втулку крепления, размещенную в соосных отверстиях звукопроницаемого кожуха, заполнителя, звуконепроницаемой обшивки. Сама втулка имеет коническую в 120° внутреннюю поверхность, скрепленную с конической в 120° поверхностью выштамповки, которая выполнена вовнутрь звукопроницаемого кожуха в местах расположения отверстий. Винтовое соединение представлено винтом со сферической головкой, которая располагается заподлицо в выштамповке звукопроницаемого кожуха, и самоцентрирующейся с обеспечением от проворота гайкой.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где:

фиг. 1 - размещение ЗПК в корпусах ТРДД;

фиг. 2 - элементы I и II на фиг.1 (крепление съемных звукопоглощающих панелей);

фиг. 3 - отдельная звукопоглощающая панель в сборе;

фиг. 4 - конструктивные составляющие ЗПК;

фиг. 5 - звукопроницаемый кожух;

фиг. 6 - звуконепроницаемая обшивка;

фиг .7 - трубчатый заполнитель.

Заявляемое решение представляет собой звукопоглощающую конструкцию (ЗПК) 1 (см. фиг. 1), установленную в проставке вентилятора 2, корпусе вентилятора 3, а также наружной 4 и внутренней 5 оболочках промежуточного корпуса турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД).

Установка ЗПК 1 в проставке вентилятора 2 и корпусе вентилятора 3 ТРДД осуществляется через оболочки 6 (см. фиг. 1, разрез А-А), выполненные в виде тонкостенного крупногабаритного металлического кольца диаметром 1500-2500 мм. Упомянутые оболочки 6 выполняют функцию по аналогии со стенкой силового корпуса выбранного прототипа. ЗПК 1 представляет собой последовательно закрепленные на внутренней поверхности оболочек 6 вдоль продольной оси двигателя многослойные звукопоглощающие панели 7 (места установки показаны схематично). Панели 7 являются съемными и крепятся к оболочкам 6 винтовым соединением 8 через втулку крепления 9 (см. фиг. 2). Между отдельными панелями 7 (см. фиг. 1, разрез А-А) обеспечивается зазор 10, заполненный эластичным полимерным материалом.

Каждая в отдельности звукопоглощающая панель 7 представляет собой многослойную конструкцию с газодинамическим профилем трактовой поверхности второго (наружного) контура ТРДД, состоящую из:

- звукопроницаемого (перфорированного) кожуха 11 (см. фиг. 3);

- трубчатого многослойного заполнителя 12;

- звуконепроницаемой обшивки 13.

Звукопроницаемый кожух 11, именуемый в выбранном прототипе «перфорированная трактовая стенка», имеет коробчатую форму высотой Н, равной 20-25 мм (длина по хорде составляет от 700 до 1450 мм, а ширина - от 130 до 520 мм), и выполнен из тонколистового пластичного эрозионно-коррозионностойкого титанового сплава. Кожух 11 (см. фиг. 5) имеет сложный контур по периметру и трактовую перфорированную поверхность двойной кривизны. Площадь перфорации составляет 18-22% площади кожуха 11. Вовнутрь звукопроницаемого кожуха 11 (см. фиг. 5, элемент IV разреза Г-Г) выполнены выштамповки 14 под угол 120° и отверстия 15 для установки втулок крепления 9 (см. фиг. 4), которые предназначены для монтажа звукопоглощающей панели 7 (см. фиг. 1) в оболочку 6, а также выштамповка 16 (см. фиг. 5, элемент IV разреза Г-Г) под угол 120° и отверстие 17 для установки приборов осмотра и контроля внутренней поверхности ТРДД. Между боковыми стенками коробчатого звукопроницаемого кожуха 11 имеются вертикальные полости 18 размером 2-3 мм для оттока конденсата влаги (дождевой воды).

Звуконепроницаемая обшивка 13 (см. фиг. 6) из монослоя (толщиной 0,25-0,3 мм) полимерного композита, в частности из стеклопластика, имеет коробчатую форму высотой H₁, равной от 0,70 до 0,75 высоты Н звукопроницаемого кожуха 11, т.е. H₁=(0,70-0,75) Н. Обшивка 13 имеет сложный контур по периметру и поверхность двойной кривизны и повторяет форму звукопроницаемого кожуха 11 (см. фиг. 5). В звуконепроницаемой обшивке 13 (см. фиг. 6, элемент V разреза Д-Д) выполнены отверстия 19 для размещения втулок крепления 9 (см. фиг. 4), которые предназначены для монтажа звукопоглощающей панели 7 (см. фиг. 1) в оболочку 6, а также отверстие 20 (см. фиг. 6, элемент V разреза Д-Д) для установки приборов осмотра и контроля внутренней поверхности ТРДД. Отверстия 15 (см. фиг. 5) в кожухе 11 и отверстия 19 (см. фиг. 6) в обшивке 13, а также отверстие 17 (см. фиг. 5) в кожухе 11 и отверстие 20 (см. фиг. 6) в обшивке 13 попарно соосны. Между боковыми стенками коробчатой звуконепроницаемой обшивки 13 выполнены вертикальные полости 21 размером 2-3 мм для оттока конденсата влаги (дождевой воды), совпадающие попарно с полостями 18 (см. фиг. 5).

Заполнитель 12 (см. фиг. 7) - многослойный, трубчатый, сформированный склеенными между собой тремя монослоями листового полимерного композита, в частности стеклопластика (толщина монослоя 0,25-0,3 мм), два из которых представляют собой гофрированные листы 22 и 23. Третий слой - звукопроницаемая прокладка 24 со степенью перфорации 6,5-7,8%, именуемая в выбранном прототипе «перфорированная металлическая стенка в полости вне тракта». Звукопроницаемая прокладка 24 разделяет гофрированные листы 22 и 23. Гофрированный лист 22 (см. фиг. 4, разрез Б-Б), размещенный между перфорированным звукопроницаемым кожухом 11 и звукопроницаемой прокладкой 24, образует фронтовой слой заполнителя 12. Гофрированный лист 23, размещенный между звукопроницаемой прокладкой 24 и звуконепроницаемой обшивкой 13, образует тыловой слой заполнителя 12. Совместно слои 22, 23 и 24 образуют замкнутые полости, имеющие в поперечном сечении форму четырехугольника. Размеры полостей фронтового 22 (см. фиг. 7) и тылового 23 слоев соотносятся как 12 мм/8 мм по высоте и 8 мм/12 мм по ширине.

В трубчатом заполнителе 12 (см. фиг. 4) выполнены сквозные отверстия - отверстия 25 (см. фиг. 4, разрез В-В) для размещения втулок крепления 9, предназначенных для монтажа звукопоглощающей панели 7 (см. фиг. 1, разрез А-А) в оболочку 6, а также отверстие 26 (см. фиг. 4, разрез Б-Б) для установки приборов осмотра и контроля внутренней поверхности ТРДД. Отверстия 25 (см. фиг. 4) выполнены соосно с отверстиями 15 (см. фиг. 5) в звукопроницаемом кожухе 11 и отверстиями 19 (см. фиг. 6) в звуконепроницаемой обшивке 13, а отверстие 26 (см. фиг. 4) - соосно с отверстием 17 (см. фиг. 5) в кожухе 11 и отверстием 20 (см. фиг. 6) в обшивке 13.

В сквозном отверстии 26 (см. фиг. 7) трубчатого заполнителя 12 закреплен кольцевой ограничитель 27 из монослоя полимерного композита, в частности из стеклопластика, толщиной 0,25-0,3 мм. Предварительно раскроенный с двух сторон для ограничителя 27 монослой препрега стеклопластика с полосками 27а (см. фиг. 7, вид А) длиной 15-20 мм формируется в отверстии 26 заполнителя 12: полоски 27а укладываются (загибаются) на поверхность гофр 23 и 22 (см. фиг. 7) заполнителя 12 и крепятся связующим, находящимся в препреге. Таким образом, образуется цилиндрическое отверстие в многослойном заполнителе 12.

На торцах гофрированных листов 22 и 23 в месте расположения кольцевого ограничителя 27 в отверстии 26 выполнены кольцевые выборки 28, а также поперечные выборки 28а (см. фиг. 3, элемент III) и 28б на торцах листов 22 и 23 в местах их соединения со звукопроницаемым кожухом 11 и звуконепроницаемой обшивкой 13 соответственно. Описываемые выборки 28, 28а и 28б предназначены для протока конденсата влаги (дождевой воды).

Сформированный трубчатый заполнитель 12 (см. фиг. 4) склеивается с перфорированным звукопроницаемым кожухом 11. Площадь склеивания составляет 38-41% перфорированной поверхности кожуха 11, что обеспечивает прочность клеевого соединения.

Через соосные отверстия 17 (см. фиг. 5) и 26 (см. фиг. 4, разрез Б-Б), выполненные в перфорированном кожухе 11 и заполнителе 12 соответственно, на выштамповку 16 в кожухе 11 отбортовкой в 120° крепится металлическая втулка 29 для установки приборов контроля внутренней поверхности ТРДД. Диаметр втулки 29 меньше, чем диаметры отверстий 17 и 26, что приводит к образованию кольцевой полости 30 шириной 3-5 мм. В полость 30 наносится пористая уплотнительная полимерная композиция 30а холодного отверждения, обеспечивающая крепление втулки 29 в заполнителе 12. Кольцевой ограничитель 27 препятствует растеканию уплотнительной композиции 30а в полости трубчатого заполнителя 12.

Характерной особенностью заявляемой ЗПК 1 (см. фиг. 1, разрез А-А) является то, что отдельные многослойные звукопоглощающие панели 7, образующие саму ЗПК 1, являются съемными. Монтаж панелей 7 в оболочку 6 ТРДД осуществляется через втулки крепления 9 (см. фиг. 4), которые устанавливаются в соосные отверстия 15 и 25 (см. фиг. 5 и фиг. 4), выполненные в звукопроницаемом кожухе 11 и трубчатом заполнителе 12 соответственно. Втулка крепления 9 (см. фиг. 4, разрез В-В) - точеная из титанового сплава, с кольцевым пояском по наружному диаметру, кольцевой проточкой со стороны крепления со звуконепроницаемой обшивкой 13 и конической в 120° внутренней поверхностью со стороны крепления со звукопроницаемым кожухом 11. Высота Н₂ втулки крепления 9 (см. фиг. 4, поз. 9) составляет от 0,90 до 0,95 высоты Н звукопроницаемого кожуха 11, т.е. Н₂=(0,90-0,95) Н. При установке втулки 9 (см. фи. 4) ее коническая внутренняя поверхность через слой клея скрепляется с конической в 120° поверхностью выштамповки 14 в звукопроницаемом кожухе 11, а сама втулка 9 своим кольцевым пояском шириной Н₃, составляющей от 0,10 до 0,15 высоты Н₂ втулки 9, т.е. Н₃=(0,10-0,15) Н₂, и диаметром D фиксируется в отверстии 25 трубчатого заполнителя 12, имеющим тот же диаметр D, в районе размещения звукопроницаемой прокладки 24, разделяющей фронтовой 22 и тыловой 23 слои трубчатого заполнителя 12. При этом свободная установка втулки 9 в отверстие 25 без оснастки обеспечивается ходовой посадкой (минимальным кольцевым зазором между сопрягаемыми полостями втулки 9 и отверстия 25 в пределах допуска на размеры). Таким образом, обеспечивается надежное соединение втулок крепления 9 с внутренней поверхностью звукопроницаемого кожуха 11, а также с трубчатым заполнителем 12. На поверхность кольцевой проточки, имеющей диаметр который меньше диаметра D кольцевого пояска втулки крепления 9, и на высоту, равную 0,1 от высоты Н звукопроницаемого кожуха 11, укладываются регулировочные шайбы 31 с нанесенным на их поверхности слоем клея. Высота втулки крепления 9 не допускает ее выступание при установке в звукопоглощающую панель 7.

На поверхности трубчатого заполнителя 12 и регулировочных шайб 31 укладывается предварительно раскроенный монослой препрега стеклопластика толщиной 0,25-0,30 мм и высотой H₁. Связующим, находящимся в препреге, на боковые поверхности звукопроницаемого кожуха 11 высотой Н крепятся боковые части препрега высотой Н₁. После полимеризации связующего в препреге образуется звуконепроницаемая обшивка 13 коробчатой формы с вертикальными полостями 21 (см. фиг. 6), шириной 2-3 мм, совпадающими с полостями 18 (см. фиг. 5) кожуха 11 такой же ширины. При этом создается цельная объемная форма многослойной звукопоглощающей панели 7 (см. фиг. 3), обеспечивающая работоспособную долговечность и надежность вместе с высокой прочностью клеевых соединений (см. фиг.4):

- звукопроницаемого кожуха 11 с трубчатым заполнителем 12 и втулками 9 и 29;

- трубчатого заполнителя 12 со звуконепроницаемой обшивкой 13;

- боковых поверхностей кожуха 11 с трубчатым заполнителем 12 и боковыми поверхностями звуконепроницаемой обшивки 13.

Одновременно обеспечивается свободный отток конденсата влаги (дождевой воды) по выборкам 28, 28а и 28б (см. фиг. 3) в трубчатом заполнителе 12 и через вертикальные полости 18 (см. фиг. 5) и 21 (см. фиг. 6) в звукопоглощающей панели 7 за пределы ЗПК 1 (система водоотвода подробно описана в патенте РФ на изобретение «Оболочка турбореактивного двухконтурного двигателя с многослойными панелями и системой водоотвода» (патент RU 2 716 802; заявка от 20.02.2019; МПК F02C 7/24, F02C 7/045, F01D 25/32; патентообладатель ГП «Ивченко-Прогресс»)).

Установка звукопоглощающих панелей 7 (см. фиг. 1, разрез А-А) в оболочки 6 проставки вентилятора 2 (см. фиг. 1), а также корпуса вентилятора 3 производится винтовым соединением 8 (см. фиг. 2, элемент I) через втулки 9. Винтовое соединение 8 представляет собой следующую конструкцию. На наружных поверхностях проставки вентилятора 2 и корпуса вентилятора 3 закреплены самоустанавливающиеся гайки 32 известной конструкции (гайки самоцентрирующиеся с обеспечением от проворота), а головки винтов 33 конусной поверхностью соприкасаются с поверхностью выштамповок 14 в звукопроницаемом кожухе 11 панели 7 и располагаются заподлицо с трактовой поверхностью кожуха 11, обеспечивая сплошность газовоздушного тракта.

Промежуточный корпус ТРДД, как правило, литой, сложной формы со стойками, соединяющими его наружную 4 (см. фиг. 1) и внутреннюю 5 оболочки. Съемные звукопоглощающие панели 7 устанавливаются в наружную оболочку 4 промежуточного корпуса аналогично установке звукопоглощающих панелей 7 в оболочки корпуса вентилятора 3 и проставки вентилятора 2. ЗПК 1, установленные на корпусах газогенератора ТРДД, например, на внутренней оболочке 5 промежуточного корпуса, дополнительно выполняют функцию силовой конструкции. На звуконепроницаемую обшивку 13 (см. фиг. 2, элемент II) крепится теплозащитный лист 34 (лист из теплостойкого металла), защищающий всю ЗПК 1 от температурного воздействия. Для компенсации высотного размера звукопоглощающей панели 7 на теплозащитном листе 34 крепятся прокладки 35 из стекловолокнита с отверстиями, соосными с отверстиями 15, 17, 19, 20, 25 ЗПК 1 (см. фиг. 5, 6 и 4).

Звукопоглощающая конструкция для тракта турбореактивного двигателя работает следующим образом. Имея профиль газовоздушного тракта ТРДД, ЗПК 1 обеспечивает снижение шума вентиляторной ступени наличием трубчатого заполнителя 12, помещенного между обращенным к газовому потоку перфорированным звукопроницаемым кожухом 11 и звуконепроницаемой обшивкой 13. Трубчатый заполнитель 12 препятствует рециркуляции воздуха через отверстия кожуха 11, тем самым обеспечивая снижение шума вентилятора.

Описанное техническое решение свидетельствует о выполнении задачи по созданию ЗПК экономичной в производстве и эффективной при эксплуатации на ТРДД с большой степенью двухконтурности для гражданской авиации. Данная ЗПК содержит технологичные многослойные звукопоглощающие панели, размещенные в корпусах вентилятора и компрессора низкого давления с температурой эксплуатации модуля от минус 60°С до плюс 150°С. Промышленная применимость - на двигателе Д-18Т серии 3М и Д-436-148ФМ.

Claims (5)

1. Звукопоглощающая конструкция для тракта турбореактивного двухконтурного двигателя, включающая съемные звукопоглощающие панели, размещенные в проставке и корпусе вентилятора, с элементами крепления к стенке силового корпуса, содержит звукопроницаемый кожух, имеющий трактовую перфорированную поверхность, многослойный заполнитель, состоящий из фронтового и тылового слоев, разделенных звукопроницаемой прокладной, причем фронтовой слой заполнителя расположен между кожухом и прокладкой, а также ряды втулок, размещенные между стенкой силового корпуса и звукопроницаемым кожухом в сквозных соосных отверстиях, выполненных в кожухе и многослойном заполнителе, и имеющие отверстия, через которые звукопоглощающие панели с помощью винтового соединения крепятся к стенке силового корпуса, отличающаяся тем, что содержит звуконепроницаемую обшивку, размещенную со стороны тылового слоя заполнителя, в то время как многослойный заполнитель сформирован склеенными между собой тремя слоями листового полимерного композита, два из которых - гофрированные листы для фронтового и тылового слоев, а третий - звукопроницаемая прокладка между ними, которые совместно образуют замкнутые полости трубчатого заполнителя с формой четырехугольника в поперечном сечении, при этом звукопроницаемый кожух имеет коробчатую форму, звуконепроницаемая обшивка повторяет коробчатую форму звукопроницаемого кожуха, и скреплена клеевым соединением с поверхностями гофр тылового слоя заполнителя и боковыми поверхностями кожуха, и при этом имеет отверстия, соосные с отверстиями в кожухе и заполнителе, для размещения втулок крепления.

2. Звукопоглощающая конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что размеры полостей фронтового и тылового слоев трубчатого заполнителя звукопоглощающих панелей соотносятся как 12 мм/8 мм по высоте и 8 мм/12 мм по ширине.

3. Звукопоглощающая конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что звукопроницаемая прокладка, разделяющая фронтовой и тыловой слои заполнителя, выполнена перфорированной с площадью перфорации 6,5-7,8% площади прокладки, а площадь перфорации звукопроницаемого кожуха составляет 18-22% площади кожуха.

4. Звукопоглощающая конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что стенка силового корпуса представляет собой оболочку, выполненную в виде тонкостенного крупногабаритного металлического кольца, к которому крепятся съемные звукопоглощающие панели с помощью винтового соединения через втулку крепления, размещенную в соосных отверстиях звукопроницаемого кожуха, заполнителя, звуконепроницаемой обшивки и имеющую коническую в 120° внутреннюю поверхность, скрепленную с конической в 120° поверхностью выштамповки, выполненной вовнутрь звукопроницаемого кожуха в местах расположения отверстий.

5. Звукопоглощающая конструкция по п. 1 или 4, отличающаяся тем, что винтовое соединение для крепления съемных звукопоглощающих панелей к внутренней поверхности оболочки представлено винтом со сферической головкой, которая располагается заподлицо в выштамповке звукопроницаемого кожуха, и самоцентрирующейся с обеспечением от проворота гайкой.

Images