RU2261999C2 - Aircraft turbofan engine - Google Patents

Aircraft turbofan engine Download PDF

Info

Publication number
RU2261999C2
RU2261999C2 RU2003101926/06A RU2003101926A RU2261999C2 RU 2261999 C2 RU2261999 C2 RU 2261999C2 RU 2003101926/06 A RU2003101926/06 A RU 2003101926/06A RU 2003101926 A RU2003101926 A RU 2003101926A RU 2261999 C2 RU2261999 C2 RU 2261999C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fan
engine
blades
air intake
aircraft
Prior art date
Application number
RU2003101926/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003101926A (en
Inventor
А.А. Иноземцев (RU)
А.А. Иноземцев
Е.Т. Гузачев (RU)
Е.Т. Гузачев
В.А. Чурсин (RU)
В.А. Чурсин
А.С. Леонтьев (RU)
А.С. Леонтьев
В.Н. Климов (RU)
В.Н. Климов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" filed Critical Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority to RU2003101926/06A priority Critical patent/RU2261999C2/en
Publication of RU2003101926A publication Critical patent/RU2003101926A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2261999C2 publication Critical patent/RU2261999C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft industry.
SUBSTANCE: proposed turbofan engine contains fan with support stages, fan straightening vane assembly, high pressure compressor, combustion chamber, high-and low-pressure turbines, common reactive nozzle for flows of air from fan and gas from turbine duct. Mixer is installed at turbine duct outlet in which walls form circumferentially alternating outer and inner channels. Engine is mounted in nacelle and is connected with aircraft air intake. Distance L between peripheral trailing edges of fan blades and peripheral leading edges of vanes of fan straightening vane assembly in direction along axis of fan rotation and projection L1 of peripheral chord of sections between leading and trailing edges of fan blades onto axis of its rotation are described by relation L=(0.707-0.866)L1 3.16. Number Z of fan blades and number Z1 of vanes of fan straightening vanes assembly are related by the following equation Z1=(0.707-0.866)Z 3.16. Length of air intake of aircraft and outlet diameter D of air intake are related by the following equation L2=(0.188-0.228)D 3.16. Area at engine inlet fin and area of section in neck of air intake Fn are related by the following equation fin=(0.346...0.386)Fn·3.16 where 3.16 is acoustic parameter of engine fan duct corresponding logarithmic scale of 5 dB.
EFFECT: improved efficiency of fan noise damping without material losses in engine thrust.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно: к устройствам подавления шума турбовентиляторных авиационных двигателей.The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing, namely: to noise reduction devices for turbofan aircraft engines.

Известен узел статора газотурбинного двигателя, содержащий элементы конструкции для снижения шума во внешней зоне, составляющей порядка 20% всего проточного тракта. В известной конструкции ниже по потоку от пространства между рабочими и направляющими лопатками выполнен кольцевой канал для захвата существенной части турбулентного потока, направленного от верхних торцовых частей вентиляторных лопаток. Кольцевой канал ограничен парой окружных стенок. По меньшей мере, одна из них обладает акустическим действием и поглощает шум не только на отдельных частотах, но и в широком диапазоне частот [1].Known stator assembly of a gas turbine engine containing structural elements to reduce noise in the outer zone, comprising about 20% of the entire flow path. In the known construction, an annular channel is made downstream of the space between the working and guide vanes to capture a substantial part of the turbulent flow directed from the upper end parts of the fan blades. The annular channel is limited by a pair of circumferential walls. At least one of them has an acoustic effect and absorbs noise not only at individual frequencies, but also in a wide frequency range [1].

Недостатком известной конструкции является неполное использование возможностей эффективного поглощения звука в диапазоне частот 1000-7000 Гц дискретных гармоник тонального шума вентилятора, а также суммарного шума двигателя.A disadvantage of the known design is the incomplete use of the possibilities of effective sound absorption in the frequency range 1000-7000 Hz of discrete harmonics of the tonal noise of the fan, as well as the total noise of the engine.

Известен турбовентиляторный авиационный двигатель, включающий вентилятор с пониженным уровнем шума. В известной конструкции за счет увеличения расстояния между лопатками вентилятора и лопатками спрямляющего аппарата, установленного ниже по потоку от лопаток вентилятора, до расстояния, равного удвоенной ширине двух хорд лопаток вентилятора, а также заданием числа лопаток спрямляющего аппарата вдвое большим, чем число лопаток вентилятора, достигается эффект снижения шума благодаря тому, что турбулентные следы на большом расстоянии в значительной степени размываются [2].Known turbofan aircraft engine, including a fan with low noise. In the known design, by increasing the distance between the fan blades and the blades of the rectifier apparatus, installed downstream of the fan blades, to a distance equal to twice the width of the two chords of the fan blades, as well as setting the number of blades of the rectifier apparatus twice as large as the number of fan blades, it is achieved the effect of noise reduction due to the fact that turbulent traces at a large distance are largely eroded [2].

Недостатком известной конструкции является неполное использование возможностей эффективного поглощения звука в диапазоне частот 1000-7000 Гц дискретных гармоник тонального шума вентилятора. У вентиляторов такой схемы для шумоглушения обычно используют так называемую акустическую «отсечку», при которой шум распространяется лишь в плоскости рабочего колеса вентилятора. «Отсечка» достигается только при определенном соотношении между числом лопаток рабочего колеса и спрямляющего аппарата. В известной конструкции трудно достичь эффективного снижения шума вследствие кратного соотношения числа лопаток спрямляющего аппарата и лопаток вентилятора, а следовательно, трудностей «настройки» и оптимизации параметров выхлопного шума струи и дискретных гармоник тонального шума вентилятора.A disadvantage of the known design is the incomplete use of the possibilities of effective sound absorption in the frequency range 1000-7000 Hz of discrete harmonics of the tonal fan noise. For fans of such a scheme, the so-called acoustic “cut-off” is usually used for noise attenuation, in which noise propagates only in the plane of the fan impeller. "Cutoff" is achieved only with a certain ratio between the number of impeller blades and the straightening apparatus. In the known design it is difficult to achieve effective noise reduction due to the multiple ratio of the number of blades of the rectifier apparatus and the fan blades, and therefore the difficulties of "tuning" and optimization of the exhaust exhaust noise parameters and discrete harmonics of the fan tonal noise.

Известен также направляющий аппарат, обеспечивающий глушение шума, создаваемого сверхзвуковым вентилятором газотурбинного двигателя. В данной конструкции расстояние между лопатками вентилятора и лопатками спрямляющего аппарата, установленного за вентилятором, соответствует расстоянию, равному ширине двух хорд лопаток вентилятора, а число лопаток спрямляющего аппарата вдвое больше, чем число лопаток вентилятора [3].A guiding apparatus is also known for damping the noise generated by a supersonic fan of a gas turbine engine. In this design, the distance between the fan blades and the blades of the rectifier installed behind the fan corresponds to the distance equal to the width of the two chords of the fan blades, and the number of blades of the rectifier is twice as large as the number of fan blades [3].

Недостатком известной конструкции является неполное использование возможностей эффективного поглощения вентиляторного шума путем акустической «отсечки» дискретных гармоник тонального шума вентилятора.A disadvantage of the known design is the incomplete use of the possibilities of efficient absorption of fan noise by acoustic “cut-off” of discrete harmonics of tonal fan noise.

Известен малошумный вентилятор турбовентиляторного авиационного двигателя, включающего роторные лопатки и лопатки спрямляющего аппарата, установленные за вентилятором. В данной конструкции снижение уровня шума достигается путем увеличения расстояния между лопатками вентилятора и лопатками спрямляющего аппарата, установленного за вентилятором, выше размера высоты вентиляторной лопатки [4].A low-noise fan of a turbofan aircraft engine is known, including rotor blades and blades of a straightening apparatus installed behind the fan. In this design, noise reduction is achieved by increasing the distance between the fan blades and the blades of the rectifier installed behind the fan, higher than the height of the fan blade [4].

Недостатком известной конструкции является неполное использование возможностей эффективного поглощения вентиляторного шума за счет акустической «отсечки» дискретных гармоник тонального шума вентилятора, снижения комбинационного и суммарного шума двигателя.A disadvantage of the known design is the incomplete use of the possibilities of efficient absorption of fan noise due to the acoustic “cut-off” of discrete harmonics of the fan tonal noise, reduction of the combination and total engine noise.

Наиболее близкой к заявляемой конструкции является турбовентиляторный авиационный двигатель, включающий вентилятор с подпорными ступенями, спрямляющий аппарат вентилятора, компрессор высокого давления, камеру сгорания, турбины высокого и низкого давлений, смеситель на выходе турбинного тракта, в котором трактовые стенки смесителя образуют чередующиеся в окружном направлении наружные и внутренние каналы, общее реактивное сопло для потока воздуха вентилятора и газа из турбинного тракта, при этом двигатель размещен в мотогондоле и соединен с воздухозаборником самолета [5].Closest to the claimed design is a turbofan aircraft engine, including a fan with retaining steps, a fan rectifier, a high pressure compressor, a combustion chamber, high and low pressure turbines, a mixer at the outlet of the turbine path, in which the duct walls of the mixer form alternating external and internal channels, a common jet nozzle for the flow of fan air and gas from the turbine path, while the engine is located in the engine nacelle and soy dinen with the air intake of the aircraft [5].

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является неполное использование возможностей более эффективного глушения шума и повышения запасов по шуму согласно Главы 4 норм ИКАО, которые вводятся с 2006 года. Согласно Главы 3 действующих норм ИКАО запасы по шуму (EPN ДБ) с двигателями ПС-90А составляют: 10,4 EPN ДБ для самолета ТУ-204, 8,7 EPN ДБ для самолета ТУ-204-100, 5,5 EPN ДБ для самолета ТУ-214, 5,3 EPN ДБ для самолета ИЛ-96-300.A disadvantage of the known design adopted as a prototype is the incomplete use of the possibilities of more efficient noise suppression and increase of noise reserves according to Chapter 4 of ICAO standards, which have been introduced since 2006. According to Chapter 3 of current ICAO standards, noise reserves (EPN DB) with PS-90A engines are: 10.4 EPN DB for TU-204 aircraft, 8.7 EPN DB for TU-204-100 aircraft, 5.5 EPN DB for TU-214, 5.3 EPN DB aircraft for IL-96-300 aircraft.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности шумоглушения вентилятора без существенных потерь тяги в турбовентиляторном авиационном двигателе, в повышении запасов по шуму согласно Главы 4 норм ИКАО, вводимых с 2006 г., путем отсечки основного тона частоты следования лопаток вентилятора, а также в обеспечении дополнительного снижения шума вентилятора и реактивной струи путем акустической настройки и оптимизации параметров вентиляторного тракта относительно сечений в горле самолетного воздухозаборника и на срезе реактивного сопла.The technical problem to which the claimed invention is directed is to increase the efficiency of fan silencing without significant loss of thrust in a turbofan aircraft engine, to increase noise reserves according to Chapter 4 of ICAO standards introduced since 2006, by cutting off the fundamental tone of the frequency of the fan blades as well as providing additional reduction in fan and jet noise by acoustic tuning and optimization of the parameters of the fan duct relative to the cross sections in th for the airplane air intake and at the jet nozzle exit.

Сущность технического решения заключается в том, что в турбовентиляторном авиационном двигателе, включающем вентилятор с подпорными ступенями, спрямляющий аппарат вентилятора, компрессор высокого давления, камеру сгорания, турбины высокого и низкого давлений, смеситель на выходе турбинного тракта, в котором трактовые стенки смесителя образуют чередующиеся в окружном направлении наружные и внутренние каналы, общее реактивное сопло для потока воздуха вентилятора и газа из турбинного тракта, при этом двигатель размещен в мотогондоле и соединен с воздухозаборником самолета, согласно изобретению, расстояние L между периферийными задними кромками лопаток вентилятора и периферийными передними кромками лопаток спрямляющего аппарата вентилятора в направлении вдоль оси вращения вентилятора и проекция L1 периферийной хорды сечений между передней и задней кромками лопаток вентилятора на ось его вращения связаны соотношением: L=(0,707...0,866)L1·3,16, при этом число лопаток Z вентилятора и число лопаток Z1 спрямляющего аппарата вентилятора связаны соотношением: Z1=(0,707...0,866)Z·3,16, длина воздухозаборника L2 самолета и выходной диаметр Д воздухозаборника связаны соотношением: L2=(0,188...0,228)Д·3,16, а площадь на входе в двигатель fвх. и площадь сечения в горле воздухозаборника Fг связаны соотношением: fвх.=(0,346...0,386)Fг·3,16, где: 3,16 - акустический параметр вентиляторного тракта двигателя, соответствующий логарифмическому масштабу 5 дБ. Число лопаток вентилятора состоит из двух одинаковых нечетных цифр, число лопаток спрямляющего аппарата состоит из двух других одинаковых нечетных цифр, а число наружных и внутренних каналов смесителя выполнено четным, причем число лопаток вентилятора и число наружных и внутренних каналов смесителя пропорциональны их общему делителю.The essence of the technical solution lies in the fact that in a turbofan aircraft engine, including a fan with retaining steps, a fan straightener, a high pressure compressor, a combustion chamber, high and low pressure turbines, a mixer at the outlet of the turbine path, in which the path walls of the mixer form alternating circumferential direction, external and internal channels, a common jet nozzle for the flow of fan air and gas from the turbine path, while the engine is located in the nacelle and The distance L between the peripheral rear edges of the fan blades and the peripheral front edges of the fan straightener blades in the direction along the axis of rotation of the fan and the projection L1 of the peripheral chord of the sections between the front and rear edges of the fan blades on its axis of rotation are connected with the ratio: L = (0.707 ... 0.866) L1 · 3.16, while the number of fan blades Z and the number of blades Z1 of the fan rectifier are related by the ratio: Z1 = (0.707 ... 0.866) Z · 3.16, the air intake L2 of the aircraft and the outlet diameter D of the air intake are related by the relation: L2 = (0.188 ... 0.228) D · 3.16, and the area at the engine inlet is fin. and the cross-sectional area in the throat of the air intake Fg are related by the ratio: fin. = (0.346 ... 0.386) Fg · 3.16, where: 3.16 is the acoustic parameter of the engine's ventilation tract, corresponding to a logarithmic scale of 5 dB. The number of fan blades consists of two identical odd numbers, the number of blades of the rectifier apparatus consists of two other identical odd numbers, and the number of external and internal channels of the mixer is even, and the number of fan blades and the number of external and internal channels of the mixer are proportional to their common divider.

Выполнение турбовентиляторного авиационного двигателя таким образом, что расстояние L между периферийными задними кромками лопаток вентилятора и периферийными передними кромками лопаток спрямляющего аппарата вентилятора в направлении вдоль оси вращения вентилятора и проекция L1 периферийной хорды сечений между передней и задней кромками лопаток вентилятора на ось его вращения связаны соотношением: L=(0,707...0,866)L1·3,16, при этом число лопаток Z вентилятора и число лопаток Z1 спрямляющего аппарата вентилятора связаны соотношением: Z1=(0,707...0,866)Z·3,16, длина воздухозаборника связаны соотношением: L2=(0,188...0,228)Д·3,16, а площадь на входе в двигатель fвх. и площадь сечения в горле воздухозаборника Fг связаны соотношением: Fвх.=(0,346...0,386)Fг·3,16, где: 3,16 - акустический параметр вентиляторного тракта двигателя, соответствующий логарифмическому масштабу 5 дБ, позволяет повысить эффективность шумоглушения без существенных потерь тяги путем отсечки основного тона частоты следования лопаток вентилятора, а также обеспечить дополнительное снижение шума вентилятора и реактивной струи путем акустической настройки и оптимизации параметров вентиляторного тракта относительно сечений в горле самолетного воздухозаборника и на срезе сопла. Известно, что значительное снижение шума двигателя и самолета происходит в результате уменьшения скорости реактивных струй (шум пропорционален восьмой степени скорости струи). Других эффективных методов глушения шума до сих пор не найдено, поскольку шум образуется уже вне двигателя - при смешении струи с возмущенным потоком воздуха, образующимся за двигателем. При этом в суммарном шуме турбовентиляторного авиационного двигателя появляется пропорциональный величине расхода воздуха широкополосный шум вентилятора, который является результатом взаимодействия комбинационного и тонального шума вентилятора. Отсечка основного тона вентилятора в соответствии с существенными признаками заявляемого изобретения позволяет на 60...80% обеспечить эффективность шумоглушения комбинационного шума вентилятора даже без помощи звукопоглощающих конструкций (панелей) во внутреннем и наружном трактах двигателя.The implementation of a turbofan aircraft engine in such a way that the distance L between the peripheral rear edges of the fan blades and the peripheral front edges of the fan rectifier blades in the direction along the fan rotation axis and the projection L1 of the peripheral chord of the sections between the front and rear edges of the fan blades on its rotation axis are related by the ratio: L = (0.707 ... 0.866) L1 · 3.16, while the number of fan blades Z and the number of blades Z1 of the fan rectifier are related by the ratio: Z1 = (0.707 ... 0.866) Z · 3.16, the length of the air intake is related by the relation: L2 = (0.188 ... 0.228) D · 3.16, and the area at the engine inlet is fin. and the cross-sectional area in the throat of the air intake Fg are related by the relation: Fin. = (0.346 ... 0.386) Fg · 3.16, where: 3.16 is the acoustic parameter of the engine's ventilation tract, corresponding to a logarithmic scale of 5 dB, which makes it possible to increase the noise reduction efficiency without significant thrust losses by cutting off the fundamental tone of the frequency of the fan blades, and also provide additional reduction in fan noise and jet stream by acoustic tuning and optimizing the parameters of the fan duct relative to the sections in the throat of an airplane of air intake and at the nozzle exit. It is known that a significant reduction in engine and aircraft noise occurs as a result of a decrease in the speed of jet jets (the noise is proportional to the eighth power of the jet velocity). No other effective noise suppression methods have been found so far, since noise is already generated outside the engine - when the jet is mixed with a disturbed air stream generated behind the engine. At the same time, in the total noise of the turbofan aircraft engine, a broadband fan noise appears proportional to the air flow rate, which is the result of the interaction of the combination and tonal noise of the fan. The cutoff of the main tone of the fan in accordance with the essential features of the claimed invention allows for 60 ... 80% to ensure the efficiency of noise attenuation of the combination noise of the fan even without the help of sound-absorbing structures (panels) in the internal and external tracts of the engine.

Выполнение турбовентиляторного авиационного двигателя таким образом, что число лопаток вентилятора состоит из двух одинаковых нечетных цифр, число лопаток спрямляющего аппарата состоит из двух других одинаковых нечетных цифр, а число наружных и внутренних каналов смесителя выполнено четным, причем число лопаток вентилятора и число наружных и внутренних каналов смесителя пропорциональны их общему делителю, позволяет дополнительно обеспечить наилучшую эффективность шумоглушения для обеспечения требований Главы 4 норм ИКАО и повысить запасы по шуму (EPN ДБ) для самолетов ТУ-204, ТУ-204-100, ТУ-214 и ИЛ-96-300. Это объясняется резонансным затуханием косых отраженных звуковых волн в резонансных внутреннем и наружном трактах (контурах) двигателя за счет определенного расположения вентиляторных лопаток, спрямляющих аппаратов вентилятора, смесителя на выходе турбинного тракта, стенки которого образуют чередующиеся в окружном направлении наружные и внутренние каналы, а также параметров воздухозаборника и сопла. Это объясняется также теорией глушения шума в каналах с импедансными границами, ламинаризацией обтекания турбулентных потоков, демпфированием пограничного слоя и снижением внутренних потерь.The implementation of the turbofan aircraft engine in such a way that the number of fan blades consists of two identical odd numbers, the number of blades of the rectifier apparatus consists of two other identical odd numbers, and the number of external and internal channels of the mixer is even, with the number of fan blades and the number of external and internal channels mixers are proportional to their common divider, allows you to additionally provide the best noise reduction efficiency to meet the requirements of Chapter 4 of ICAO standards and will increase stocks noise (EPN DB) for Tu-204, Tu-204-100, TU-214 and IL-96-300. This is explained by the resonant attenuation of oblique reflected sound waves in the resonant internal and external paths (circuits) of the engine due to the specific location of the fan blades, fan rectifiers, a mixer at the outlet of the turbine path, the walls of which form external and internal channels alternating in the circumferential direction, as well as parameters air intake and nozzle. This is also explained by the theory of noise suppression in channels with impedance boundaries, laminarization of the flow around turbulent flows, damping of the boundary layer, and a decrease in internal losses.

На фиг.1 - изображен турбовентиляторный авиационный двигатель в мотогондоле самолета.Figure 1 - shows a turbofan aircraft engine in the engine nacelle of the aircraft.

На фиг.2 - элемент I на фиг.1 вентилятора с воздухозаборником самолета.In Fig.2 - element I in Fig.1 of the fan with the air intake of the aircraft.

Турбовентиляторный авиационный двигатель включает вентилятор 1 с подпорными ступенями 2, спрямляющий аппарат 3 вентилятора, компрессор 4 высокого давления, камеру сгорания 5, турбины 6, 7 высокого и низкого давлений, смеситель 8 на выходе 9 турбинного тракта 10. Трактовые стенки 11 смесителя 8 образуют чередующиеся в окружном направлении наружные каналы 12 и внутренние каналы 13. Кроме того, двигатель включает общее реактивное сопло 14 для потока воздуха 15 вентилятора 1 и газа 16 из турбинного тракта 10, при этом двигатель размещен в мотогондоле 17 и соединен с воздухозаборником 18 самолета. Расстояние 19 (L) между периферийными задними кромками 20 лопаток 21 вентилятора и периферийными передними кромками 22 лопаток 23 спрямляющего аппарата 3 вентилятора в направлении вдоль оси вращения 24 вентилятора 1 и проекция 25 (L1) периферийной хорды сечений между передней кромкой 26 и задней кромкой 20 лопаток 21 вентилятора связаны соотношением: L=(0,707...0,866)L1·3,16. Число лопаток 21 (Z) вентилятора 1 и число лопаток 23 (Z1) спрямляющего аппарата 3 вентилятора связаны соотношением: Z1=(0,707...0,866)Z·3,16. Длина 27 (L2) воздухозаборника 18 самолета и выходной диаметр 28 (Д) воздухозаборника 18 связаны соотношением: L2=(0,188...0,288)Д·3,16. Площадь 29 на входе в двигатель (fвх.) и площадь сечения 30 в горле 31 воздухозаборника (Fг) связаны соотношением: fвх.= (0,346...0,386)Fг·3,16, где: 3,16 - акустический параметр вентиляторного тракта 32 (для потока воздуха 15) двигателя, соответствующий логарифмическому масштабу 5 дБ. Число лопаток 21 вентилятора 1 состоит из двух одинаковых нечетных цифр, по существу 33, число лопаток 23 спрямляющего аппарата 3 состоит из двух других одинаковых нечетных цифр, по существу 77, а число наружных 12 и внутренних 13 каналов смесителя 8 выполнено четным, по существу 12, причем число лопаток 21 вентилятора и число наружных 12 и внутренних 13 каналов смесителя 8 пропорциональны их общему делителю, по существу 3.A turbofan aircraft engine includes a fan 1 with retaining steps 2, a rectifier apparatus 3 fans, a high pressure compressor 4, a combustion chamber 5, high and low pressure turbines 6, 7, a mixer 8 at the outlet 9 of the turbine tract 10. The path walls 11 of the mixer 8 form alternating in the circumferential direction, the outer channels 12 and the inner channels 13. In addition, the engine includes a common jet nozzle 14 for the air flow 15 of the fan 1 and gas 16 from the turbine path 10, while the engine is located in the nacelle 17 and of the connections to the air inlet 18 of the aircraft. The distance 19 (L) between the peripheral trailing edges 20 of the fan blades 21 and the peripheral leading edges 22 of the blades 23 of the fan rectifier 3 in the direction along the axis of rotation 24 of the fan 1 and the projection 25 (L1) of the peripheral chord of the sections between the leading edge 26 and the trailing edge 20 of the blades 21 fans are connected by the ratio: L = (0.707 ... 0.866) L1 · 3.16. The number of blades 21 (Z) of fan 1 and the number of blades 23 (Z1) of the fan rectifier 3 are connected by the ratio: Z1 = (0.707 ... 0.866) Z · 3.16. The length 27 (L2) of the air intake 18 of the aircraft and the output diameter 28 (D) of the air intake 18 are related by the ratio: L2 = (0.188 ... 0.288) D · 3.16. The area 29 at the engine inlet (fin.) And the cross-sectional area 30 in the throat 31 of the air intake (Fg) are related by the ratio: fin. = (0.346 ... 0.386) Fg · 3.16, where: 3.16 is the acoustic parameter of the fan duct 32 (for airflow 15) of the engine, corresponding to a logarithmic scale of 5 dB. The number of blades 21 of the fan 1 consists of two identical odd numbers, essentially 33, the number of blades 23 of the rectifier 3 consists of two other identical odd numbers, essentially 77, and the number of outer 12 and inner 13 channels of the mixer 8 is even, essentially 12 moreover, the number of fan blades 21 and the number of external 12 and internal 13 channels of the mixer 8 are proportional to their common divider, essentially 3.

Турбовентиляторный авиационный двигатель работает следующим образом. Определяющим параметром спектра шума для двигателя являются пики тонального шума вентилятора 1 и шум струи. Звуковое давление ~ 150...160 дБ, генерируемое дискретными гармониками тонального шума вентилятора 1 в условиях высокоскоростного (~ 200 м/сек) потока воздуха 15 вентилятора 1, воспринимается выше по потоку от плоскости рабочего колеса, т.е. от роторных лопаток 21 вентилятора 1, самолетным воздухозаборником 18 длиной 27 и с площадью горла 30, а ниже по потоку от плоскости роторных лопаток 21 вентилятора - передними кромками 22 лопаток 23 спрямляющего аппарата 3, каналом 30 вентиляторного тракта с импедансными границами от передних кромок 22 лопаток 23 спрямляющего аппарата 3 до среза трактовых стенок 11 смесителя 8, которые образуют чередующиеся в окружном направлении наружные каналы 12 и внутренние каналы 13. Полость внутри воздухозаборника 18 самолета образует переднюю демпфирующую камеру за счет того, что площадь Fг горла 30 меньше площади 28 на входе в двигатель. Полость на выходе турбинного тракта 10 до среза сопла 14, ограниченная трактовыми стенками сопла 14 и трактовыми стенками 11 смесителя 8, образует заднюю смесительно-демпфирующую камеру. Полость между задними кромками 20 лопаток 21 вентилятора 1 и передними кромками 22 лопаток 23 спрямляющего аппарата 3 образует резонансную акустическую камеру. Во время работы двигателя потоки воздуха 15, отбрасываемые лопатками 21 вентилятора, деформируются таким образом, что в относительном, переносном и абсолютном перемещении турбулентных потоков воздуха 15 в межлопаточных каналах и между лопатками 21 и 23 происходит отсечка основного тона частоты следования лопаток 21 вентилятора 1. При числе лопаток 21 вентилятора 1, равном 33, числе лопаток 23 спрямляющего аппарата 3, равном 77, а также при числе наружных 12 и внутренних каналов 13 смесителя 8, равном 12, происходит дополнительное резонансное затухание косых отраженных звуковых волн в резонансных внутреннем тракте 10 и наружном вентиляторном тракте 32, которое усиливается взаимодействием полости внутри воздухозаборника 18, т.е. на входе в двигатель, а также полостями 10, 32 на выходе из смесительной камеры 8.Turbofan aircraft engine operates as follows. The determining parameters of the noise spectrum for the engine are the peaks of the tonal noise of fan 1 and the noise of the jet. Sound pressure ~ 150 ... 160 dB generated by discrete harmonics of tonal noise of fan 1 under conditions of high-speed (~ 200 m / s) air flow 15 of fan 1 is perceived upstream from the plane of the impeller, i.e. from the rotor blades 21 of the fan 1, by an air intake 18 with a length of 27 and with a throat area of 30, and downstream of the plane of the rotor blades 21 of the fan - the front edges 22 of the blades 23 of the straightening apparatus 3, the channel 30 of the fan path with impedance borders from the leading edges of the 22 blades 23 of the straightening apparatus 3 until the path walls 11 of the mixer 8 are cut, which form the outer channels 12 and the inner channels 13 alternating in the circumferential direction. The cavity inside the aircraft’s air intake 18 forms a front chamber damping due to the fact that the area of the throat 30 Fg smaller than the area 28 at the inlet of the engine. The cavity at the outlet of the turbine tract 10 until the nozzle 14 is cut off, limited by the path walls of the nozzle 14 and the path walls 11 of the mixer 8, forms a rear mixing and damping chamber. The cavity between the trailing edges 20 of the blades 21 of the fan 1 and the leading edges 22 of the blades 23 of the rectifier 3 forms a resonant acoustic chamber. During engine operation, the air streams 15 thrown off by the fan blades 21 are deformed so that in the relative, portable and absolute movement of the turbulent air flows 15 in the interscapular channels and between the blades 21 and 23, the fundamental tone of the repetition frequency of the fan blades 21 is cut off. the number of blades 21 of the fan 1, equal to 33, the number of blades 23 of the rectifier 3, equal to 77, and also when the number of external 12 and internal channels 13 of the mixer 8 is equal to 12, an additional resonant attenuation to syh reflected sound waves in resonance inner path 10 and the fan outer duct 32, which is amplified by reacting the cavity inside the inlet 18, i.e., at the entrance to the engine, as well as cavities 10, 32 at the exit of the mixing chamber 8.

Таким образом, при использовании заявляемого изобретения в турбовентиляторном авиационном двигателе уменьшается тональный шум вентилятора в самом двигателе и происходит резонансное затухание косых отраженных волн, а также происходит почти полное поглощение звука при минимизации потерь давления и без потерь тяги двигателя, т.е. обеспечивается коэффициент поглощения звука (по энергии), близкий к единице. Заявляемое изобретение повышает эффективность звукопоглощения в турбовентиляторном авиационном двигателе и обеспечивает запасы по шуму согласно Главы 4 норм ИКАО, вводимых с 2006 года.Thus, when using the claimed invention in a turbofan aircraft engine, the tonal noise of the fan in the engine is reduced and the oblique reflected waves are resonantly attenuated, and sound is almost completely absorbed while minimizing pressure loss and without loss of engine thrust, i.e. provides a sound absorption coefficient (energy) close to unity. The claimed invention improves the sound absorption in a turbofan aircraft engine and provides noise reserves in accordance with Chapter 4 of the ICAO standards introduced since 2006.

Источники информацииSources of information

1. Патент US №5894721, F 02 C 7/045, 23.12.96 г.1. US patent No. 5894721, F 02 C 7/045, 12/23/96.

2. Патент US №3747343, F 02 K 3/04, 10.02.72 г.2. US patent No. 3747343, F 02 K 3/04, 02/10/72.

3. Патент US №3873229, F 01 D 5/10, F 04 D 21/00, 26.12.73 г.3. US patent No. 3873229, F 01 D 5/10, F 04 D 21/00, 12/26/73,

4. Патент US №3471080, F 04 D 21/00, 13.06.68 г.4. US patent No. 3471080, F 04 D 21/00, 06/13/68.

5. В.А.Пивоваров. Авиационный двигатель ПС-90А. М.: Министерство гражданской авиации, Московский институт инженеров гражданской авиации, 1989, стр.8, рис.1.1 - прототип.5. V.A. Pivovarov. Aircraft engine PS-90A. M .: Ministry of Civil Aviation, Moscow Institute of Civil Aviation Engineers, 1989, p. 8, Fig. 1.1 - prototype.

Claims (2)

1. Турбовентиляторный авиационный двигатель, включающий вентилятор с подпорными ступенями, спрямляющий аппарат вентилятора, компрессор высокого давления, камеру сгорания, турбины высокого и низкого давлений, смеситель на выходе турбинного тракта, в котором трактовые стенки смесителя образуют чередующиеся в окружном направлении наружные и внутренние каналы, общее реактивное сопло для потока воздуха вентилятора и газа из турбинного тракта, при этом двигатель размещен в мотогондоле и соединен с воздухозаборником самолета, отличающийся тем, что расстояние L между периферийными задними кромками лопаток вентилятора и периферийными передними кромками лопаток спрямляющего аппарата вентилятора в направлении вдоль оси вращения вентилятора и проекция L1 периферийной хорды сечений между передней и задней кромками лопаток вентилятора на ось его вращения связаны соотношением L=(0,707...0,866)L1·3,16, при этом число лопаток Z вентилятора и число лопаток Z1 спрямляющего аппарата вентилятора связаны соотношением Z1=(0,707...0,866)Z·3,16, длина воздухозаборника L2 самолета и выходной диаметр Д воздухозаборника связаны соотношением L2=(0,188...0,228)Д·3,16, а площадь на входе в двигатель fвx и площадь сечения в горле воздухозаборника Fг связаны соотношением fвх=(0,346...0,386)Fг·3,16, где 3,16 - акустический параметр вентиляторного тракта двигателя, соответствующий логарифмическому масштабу 5 децибелл.1. A turbofan aircraft engine, including a fan with retaining steps, a fan rectifier, a high-pressure compressor, a combustion chamber, high and low pressure turbines, a mixer at the outlet of the turbine path, in which the duct walls of the mixer form outer and inner channels alternating in the circumferential direction, a common jet nozzle for the flow of air of the fan and gas from the turbine tract, while the engine is located in the engine nacelle and connected to the air intake of the aircraft, characterized we note that the distance L between the peripheral trailing edges of the fan blades and the peripheral leading edges of the blades of the fan rectifier in the direction along the axis of rotation of the fan and the projection L1 of the peripheral chord of sections between the leading and trailing edges of the fan blades on the axis of rotation are related by the relation L = (0.707 .. .0.866) L1 · 3.16, the number of fan blades Z and the number of blades Z1 of the fan rectifier apparatus are related by the relation Z1 = (0.707 ... 0.866) Z · 3.16, the length of the air intake L2 of the aircraft and the outlet diameter D of the air the abortion are connected by the relation L2 = (0.188 ... 0.228) D · 3.16, and the area at the engine inlet fвx and the cross-sectional area in the throat of the air intake Fg are connected by the ratio fвх = (0.346 ... 0.386) Fg · 3.16, where 3.16 is the acoustic parameter of the engine fan path, corresponding to a logarithmic scale of 5 decibels. 2. Турбовентиляторный авиационный двигатель по п.1, отличающийся тем, что число лопаток вентилятора состоит из двух одинаковых нечетных цифр, число лопаток спрямляющего аппарата состоит из двух других одинаковых нечетных цифр, число наружных и внутренних каналов смесителя выполнено четным, а число лопаток вентилятора и число наружных и внутренних каналов смесителя пропорциональны их общему делителю.2. The turbofan aircraft engine according to claim 1, characterized in that the number of fan blades consists of two identical odd numbers, the number of blades of the rectifier apparatus consists of two other identical odd numbers, the number of external and internal channels of the mixer is even, and the number of fan blades and the number of external and internal channels of the mixer is proportional to their common divider.
RU2003101926/06A 2003-01-23 2003-01-23 Aircraft turbofan engine RU2261999C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003101926/06A RU2261999C2 (en) 2003-01-23 2003-01-23 Aircraft turbofan engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003101926/06A RU2261999C2 (en) 2003-01-23 2003-01-23 Aircraft turbofan engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003101926A RU2003101926A (en) 2004-09-20
RU2261999C2 true RU2261999C2 (en) 2005-10-10

Family

ID=35851411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003101926/06A RU2261999C2 (en) 2003-01-23 2003-01-23 Aircraft turbofan engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2261999C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580980C2 (en) * 2014-07-24 2016-04-10 Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method for arrangement of blades in aircraft engine fan impeller
RU2589574C2 (en) * 2011-01-11 2016-07-10 Снекма Bypass turbojet engine
RU2622345C2 (en) * 2015-05-06 2017-06-14 Цзывань Ли Method of increasing thrust of dual-flow turbojet engine
RU2675031C1 (en) * 2017-10-05 2018-12-14 Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Fan of turbofan aircraft engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2589574C2 (en) * 2011-01-11 2016-07-10 Снекма Bypass turbojet engine
RU2580980C2 (en) * 2014-07-24 2016-04-10 Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method for arrangement of blades in aircraft engine fan impeller
RU2622345C2 (en) * 2015-05-06 2017-06-14 Цзывань Ли Method of increasing thrust of dual-flow turbojet engine
RU2675031C1 (en) * 2017-10-05 2018-12-14 Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Fan of turbofan aircraft engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7631483B2 (en) Method and system for reduction of jet engine noise
JP3491052B2 (en) Alternating lobe-shaped mixer / ejector concept suppressor
JP3947518B2 (en) Exhaust flow guide for jet noise reduction
RU2614300C2 (en) Low-noise turbine for geared turbofan engine
US6439840B1 (en) Bypass duct fan noise reduction assembly
EP1337748B1 (en) Fan-stator interaction tone reduction
JPH0830479B2 (en) Fan assembly for gas turbine engine
US20050060983A1 (en) Turbomachine with low noise emissions for aircraft
RU2656171C2 (en) Low-noise compressor rotor for reducer turbo-fan engine
JP2007321617A (en) Axial flow fluid device
JP2006504022A (en) Aerodynamic method for reducing noise levels in gas turbines.
RU2454556C2 (en) Aircraft nacelle (versions) with improved noise reduction and aircraft with said nacelle
GB2361035A (en) Gas turbine engine vane with noise attenuation features
RU2261999C2 (en) Aircraft turbofan engine
CN113811681B (en) Thrust reverser cascade including acoustic treatment
RU2353818C1 (en) Vaned diffuser of centrifugal compressor
GB2532398A (en) Afterbody for a mixed-flow turbojet engine comprising a lobed mixer and chevrons with a non-axisymmetric inner surface
JPH10306731A (en) Stator assembly for gas turbine engine passage and passage forming method
RU2243399C2 (en) Aircraft turbofan engine
Kester et al. Designing the JT9D engine to meet low noise requirements for future transports
Moreau et al. The new NWB ventilator: a practical case of design-to-noise
RU2291324C1 (en) Silencer (versions)
RU100141U1 (en) DEVICE FOR REDUCING THE NOISE OF A TURBOREACTIVE ENGINE
RU2003101926A (en) TURBO-FAN AIRCRAFT ENGINE
RU2282042C1 (en) Muffler

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20101007

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20101007

Effective date: 20110826

PD4A Correction of name of patent owner