RU2313680C2 - Silencing nozzle of air-jet engine (versions) - Google Patents

Silencing nozzle of air-jet engine (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2313680C2
RU2313680C2 RU2006103674/06A RU2006103674A RU2313680C2 RU 2313680 C2 RU2313680 C2 RU 2313680C2 RU 2006103674/06 A RU2006103674/06 A RU 2006103674/06A RU 2006103674 A RU2006103674 A RU 2006103674A RU 2313680 C2 RU2313680 C2 RU 2313680C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
channel
shell
pylons
edges
Prior art date
Application number
RU2006103674/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006103674A (en
Inventor
Владимир Константинович Житенев (RU)
Владимир Константинович Житенев
Светлана Анатольевна Колесникова (RU)
Светлана Анатольевна Колесникова
Сергей Юрьевич Крашенинников (RU)
Сергей Юрьевич Крашенинников
Алексей Константинович Миронов (RU)
Алексей Константинович Миронов
Андрей Владимирович Шенкин (RU)
Андрей Владимирович Шенкин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority to RU2006103674/06A priority Critical patent/RU2313680C2/en
Publication of RU2006103674A publication Critical patent/RU2006103674A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2313680C2 publication Critical patent/RU2313680C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: aircraft industry.
SUBSTANCE: invention relates to aircraft nozzles with devices for silencing noise of jets of air-jet engine. Three versions of silencing nozzle are proposed. According to first design version, channel of constricting flat nozzle of air-jet engine with cutouts in shell in area of throat section is divided by partitions into row of small nozzles. Edges of upper shells of small nozzle are displaced relative to corresponding edges of lower shell of small nozzles either forward or backward along axis of nozzle channel. Direction of displacement of edges of upper and lower shells of small nozzles alternates. According to second design version, channel of constricting axially symmetrical nozzle of air-jet engine with cutout of shell in area of troat section is divided into sectors by pylons directed from shell to axis of nozzle channel and they do not reach opposite wall of nozzle. Edges of shells between pylons of adjacent sector opposite wall of nozzle. Edges of shells between pylons of adjacent sectors are displaced relative to each other either forward or backward along axis of nozzle channel. Direction of displacement of edges of shells of adjacent sectors alternates. According to third design version, pylons are installed at exit section of axially symmetrical nozzle of air-jet engine containing shell and central body. Said pylons are installed between central body and shell, dividing channel of nozzle into row of small channels, and deflecting flaps are arranged on surface of central body on every other small channel. Front edge of flaps is hinge-connected to central body near throat section of nozzle.
EFFECT: reduced noise of jet owing to creating different direction of velocity vector at nozzle exit.
4 cl, 27 dwg

Description

Изобретения относятся к области авиации, в частности к соплам воздушно-реактивных двигателей летательных аппаратов с устройствами для снижения шума.The invention relates to the field of aviation, in particular to nozzles of jet engines of aircraft with devices for reducing noise.

Одним из основных требований к двигателям гражданских самолетов является низкий уровень шума на взлете и посадке. Снижение шума особенно актуально для сверхзвуковых пассажирских самолетов (СПС), для которых шум на местности определяется шумом струй двигателей.One of the main requirements for engines of civilian aircraft is the low noise level on takeoff and landing. Noise reduction is especially relevant for supersonic passenger aircraft (ATP), for which the noise on the ground is determined by the noise of the engine jets.

Известно сопло для СПС со сниженным уровнем шума за счет протока внешнего воздуха на режиме взлета через полые пилоны. При этом сверхзвуковая часть сопла выполняет функцию эжектора. На режиме крейсерского сверхзвукового полета пилоны убираются, сверхзвуковая часть сопла формируется створками, расположенными на внутренней поверхности эжектора (AIAA Paper N 80-0165, 1980 г. Flight and wind tunnel test results of a mechanical jet noise suppressor nozzle. R.D.FitzSimmons, R.A.McKinnon and E.S.Johnson Douglas Aircraft Company McDonnell Douglas Corporation and J.R.Brooks Rolls-Royce, Limited). Исследования этого сопла показали, что при снижении шума на взлете и посадке на 16 EPNdB потери тяги составляют 5-6%. При этом конструкция сопла получается сложной, с тремя группами подвижных элементов (дозвуковые створки, регулирующие критическое сечение, убираемые пилоны, сверхзвуковые створки) и, как следствие этого, имеет большой вес.Known nozzle for ATP with reduced noise due to the flow of external air during takeoff through hollow pylons. In this case, the supersonic part of the nozzle performs the function of an ejector. In cruise supersonic flight mode, the pylons are retracted, the supersonic part of the nozzle is formed by flaps located on the inner surface of the ejector (AIAA Paper N 80-0165, 1980. Flight and wind tunnel test results of a mechanical jet noise suppressor nozzle. RDFitzSimmons, RAMcKinnon and ESJohnson Douglas Aircraft Company McDonnell Douglas Corporation and JR Brooks Rolls-Royce, Limited). Studies of this nozzle showed that with a decrease in noise on take-off and landing by 16 EPNdB, thrust loss is 5-6%. At the same time, the nozzle design is complex, with three groups of movable elements (subsonic flaps regulating the critical section, retractable pylons, supersonic flaps) and, as a result, has a lot of weight.

Известно сопло для СПС, содержащее осесимметричное сужающееся сопло и эжектор (патент Великобритании №1207194 «United Aircraft Corp.», МПК B64D 330/06, 1967 г.). При высоких тяговых характеристиках этого сопла снижение шума незначительно, т.к. в коротком эжекторе без разбиения основной струи на ряд мелких невозможно обеспечить коэффициент эжекции достаточным для существенного снижения скорости истекающей струи и соответственно шума.Known nozzle for ATP containing an axisymmetric tapering nozzle and ejector (UK patent No. 1207194 "United Aircraft Corp.", IPC B64D 330/06, 1967). With high traction characteristics of this nozzle, the noise reduction is negligible, because in a short ejector, without dividing the main jet into a series of small ones, it is impossible to provide an ejection coefficient sufficient to significantly reduce the speed of the outflowing jet and, accordingly, noise.

Известно сопло со сниженным уровнем шума, содержащее обечайку и центральное тело, между которыми расположены полые пилоны, разделяющие основной канал сопла на ряд каналов, а также эжектор, причем каждый пилон снабжен двумя панелями, подвижно соединенными с пилоном вдоль кромок, и механизмом поворота панелей (патент США №2940252, МПК F02K 1/26, 1960). Недостатком этого сопла является то, что крепление панелей к кромкам пилонов удлиняет внутренний канал сопла на длину панелей вдоль оси сопла, что уменьшает длину смешения внутреннего потока и внешнего воздуха в эжекторе и соответственно уменьшает уровень снижения шума. Кроме того, сверхзвуковая часть сопла формируется одной панелью, что не позволяет оптимальным образом регулировать сопло в широком диапазоне режимов полета и приводит к дополнительным потерям тяги.A nozzle with a reduced noise level is known, containing a shell and a central body, between which there are hollow pylons that separate the main channel of the nozzle into a number of channels, as well as an ejector, each pylon is equipped with two panels, movably connected to the pylon along the edges, and a panel rotation mechanism ( U.S. Patent No. 2940252, IPC F02K 1/26, 1960). The disadvantage of this nozzle is that the fastening of the panels to the edges of the pylons extends the internal channel of the nozzle by the length of the panels along the axis of the nozzle, which reduces the mixing length of the internal flow and external air in the ejector and, accordingly, reduces the level of noise reduction. In addition, the supersonic part of the nozzle is formed by a single panel, which does not allow optimally adjusting the nozzle in a wide range of flight modes and leads to additional thrust losses.

Известно шумоглушащее сопло воздушно-реактивного двигателя, содержащее эжектор, обечайку и центральное тело, между которыми расположены полые пилоны, разделяющие основной канал сопла на ряд секторов, и пары панелей, подвижно соединенных с пилоном вдоль кромок, и механизмами поворота, предназначенными для изменения формы секторов между пилонами. Особенность сопла состоит в том, что оно снабжено дополнительно несколькими панелями, подвижно соединенными между собой и установленными за каждым пилоном (патент РФ №2092708, МПК F02K 1/34, 1993). Недостатком этого сопла является сложность конструкции.A sound-damping jet engine nozzle is known that contains an ejector, a shell and a central body, between which there are hollow pylons that divide the main channel of the nozzle into a number of sectors, and a pair of panels movably connected to the pylon along the edges, and rotation mechanisms designed to change the shape of the sectors between the pylons. The nozzle feature is that it is additionally equipped with several panels movably connected to each other and installed behind each pylon (RF patent No. 2092708, IPC F02K 1/34, 1993). The disadvantage of this nozzle is the design complexity.

Известно шумоглушащее сопло воздушно-реактивного двигателя, содержащее обечайку, гофрированное сопло, периферийные каналы, эжектор (патент США №3749316 «Sound Suppressing Thrust Augmenting Apparatus», МПК B64D 33/06; F01N 1/14; F01N 1/16; 1972). Недостатками сопла являются его нерегулируемость, неприменимость на сверхзвуковых самолетах.A sound-damping jet engine nozzle is known, comprising a rim, corrugated nozzle, peripheral channels, an ejector (US Pat. No. 3,749,316, Sound Suppressing Thrust Augmenting Apparatus, IPC B64D 33/06; F01N 1/14; F01N 1/16; 1972). The disadvantages of the nozzle are its unregulated, inapplicability on supersonic aircraft.

Известно плоское эжекторное сопло для воздушно-реактивного двигателя, содержащее обечайку, внутреннее гофрированное сопло, эжектор, перегородки в эжекторе, которые изготовлены из звукопоглощающего материала (Великобритания, заявка №1345786, Ejectors; jet propulsion nozzles BERTIN & CIE, 1971). Недостатками сопла являются его нерегулируемость, неприменимость на сверхзвуковых самолетах.Known flat ejector nozzle for a jet engine containing a shell, an internal corrugated nozzle, ejector, baffles in the ejector, which are made of sound-absorbing material (UK, application No. 1345786, Ejectors; jet propulsion nozzles BERTIN & CIE, 1971). The disadvantages of the nozzle are its unregulated, inapplicability on supersonic aircraft.

Известно сопло, содержащее обечайку, сужающийся канал, гофры, подвижно соединенные с сужающимся каналом, воздухозаборники эжектора, сверхзвуковые панели сопла, внешние панели сопла и боковые стенки сопла (Jet mixing characteristics for a supersonic ejector. T.Oishi, T.Watanabe, Y.Udagawa, Y.Nacamura, IHI Aero-Engine & Space Operations, Tokyo, Japan, 6th International Conference on LASER ANEMOMETRY, August 13-18, 1995. The Westin Resort, Hilton Head Island, South Carolina, USA). Недостатком этого сопла является то, что наличие одного комплекта гофров не позволяет полностью перемешать струю сопла с внешним потоком в эжекторе. Снижение шума при этом составляет около 10 EPNdb (AIAA N 96-1668. 2nd AIAA/CEAS AeroAcoustics Conference May 6-8, 1996/State College, PA. An experimental study of 2-d mixer-ejector noise and thrust characteristics. S.Ju.Krasheninnikov, A.K.Mironov CIAM, Moscow, Russia, E.V.Paulukov, V.K.Zitenev TsAGI, Zukovskiy, Russia, J.Julliard, E.Maingre SNECMA Villaroche, Moissy Cramayel, France).Known nozzle containing a shell, a tapering channel, corrugations, movably connected to a tapering channel, ejector air intakes, supersonic nozzle panels, outer nozzle panels and side walls of the nozzle (Jet mixing characteristics for a supersonic ejector. T. Oishi, T. Watanabe, Y. Udagawa, Y.Nacamura, IHI Aero-Engine & Space Operations, Tokyo, Japan, 6 th International Conference on LASER ANEMOMETRY, August 13-18, 1995. The Westin Resort, Hilton Head Island, South Carolina, USA). The disadvantage of this nozzle is that the presence of one set of corrugations does not allow to completely mix the nozzle stream with the external flow in the ejector. The noise reduction is about 10 EPNdb (AIAA N 96-1668. 2 nd AIAA / CEAS AeroAcoustics Conference May 6-8, 1996 / State College, PA. An experimental study of 2-d mixer-ejector noise and thrust characteristics. S .Ju.Krasheninnikov, AKMironov CIAM, Moscow, Russia, EVPaulukov, VKZitenev TsAGI, Zukovskiy, Russia, J.Julliard, E.Maingre SNECMA Villaroche, Moissy Cramayel, France).

Известно плоское шумоглушащее сопло воздушно-реактивного двигателя (Патент РФ №2153091, МПК F02K 1/46, 2000 г.). Сопло состоит из обечайки, сужающегося канала, гофр, эжектора, сверхзвуковых панелей, воздухозаборников. Сопло снабжено дополнительными каналами, соединяющими внутреннюю полость сужающегося канала сопла с эжектором. Дополнительные каналы снабжены клапанами, перекрывающими проток газа на режимах полета без шумоглушения. Выступы гофр обращены к внешней стороне сопла и располагаются между дополнительными каналами, а проток эжектора разделен на части сверхзвуковыми панелями. Такая конструкция сопла позволяет снизить уровень шума на взлетном режиме. Недостатком сопла является сложность конструкции.Known flat noise suppressing nozzle of an jet engine (RF Patent No. 2153091, IPC F02K 1/46, 2000). The nozzle consists of a shell, a tapering channel, corrugations, an ejector, supersonic panels, and air intakes. The nozzle is provided with additional channels connecting the internal cavity of the tapering channel of the nozzle with the ejector. Additional channels are equipped with valves that block the gas flow in flight modes without sound attenuation. The corrugation ledges face the outside of the nozzle and are located between the additional channels, and the ejector duct is divided into parts by supersonic panels. This nozzle design reduces noise during take-off. The disadvantage of the nozzle is the complexity of the design.

Задачей изобретений является снижение уровня шума струи двигателя на режимах взлета и посадки.The objective of the invention is to reduce the noise level of the jet at take-off and landing.

Предлагаются три варианта сопл с шумоглушением.There are three options for nozzles with sound attenuation.

В первом и втором вариантах устройства за прототип выбраны плоское и осесимметричное шумоглушащие шевронные сопла воздушно-реактивного двигателя (Патент США №6360528, Chevron exhaust nozzle for a gas turbine engine, General Electric Co, 2002), которые включают в себя канал для протекания газовой реактивной струи. Ряд смежных шевронов, расположенных на срезе сопла, ограничивает выхлопное отверстие. Наличие шевронов на срезе сопл приводит к уменьшению шума струи за счет изменения структуры турбулентности в слое смешения струи с внешним потоком. Если шевроны расположены под небольшим углом к струе, то они не приводят к увеличению потерь тяги в сопле. Недостатком прототипа является недостаточное воздействие шевронов на струю, а при увеличении угла установки шеврона к струе возрастают потери тяги в сопле.In the first and second embodiments of the device, a flat and axisymmetric sound-damping chevron nozzles of an air-jet engine (US Patent No. 6360528, Chevron exhaust nozzle for a gas turbine engine, General Electric Co, 2002), which include a channel for a gas jet flow, are selected as the prototype. jets. A series of adjacent chevrons located at the nozzle exit limit the exhaust port. The presence of chevrons at the nozzle exit leads to a decrease in jet noise due to a change in the turbulence structure in the mixing layer of the jet with the external flow. If the chevrons are located at a small angle to the jet, then they do not lead to an increase in thrust loss in the nozzle. The disadvantage of the prototype is the insufficient effect of chevrons on the jet, and with an increase in the angle of installation of the chevron to the jet, the thrust loss in the nozzle increases.

В первом варианте устройства решение поставленной задачи и технический результат достигают тем, что в сужающемся плоском сопле воздушно-реактивного двигателя с вырезами на обечайке канал сопла в области критического сечения сопла разделен перегородками на ряд малых сопл, кромки верхних обечаек которых смещены относительно соответствующих кромок нижних обечаек либо вперед, либо назад вдоль оси канала сопла, причем у соседних малых сопл имеет место чередование направления смещения кромок верхних и нижних обечаек. Это приводит к тому, что вектора скорости истечения из соседних малых сопл направлены под углом друг к другу.In the first embodiment of the device, the solution of the problem and the technical result are achieved by the fact that in the tapering flat nozzle of the jet engine with cutouts on the shell, the nozzle channel in the region of the critical section of the nozzle is divided by partitions into a series of small nozzles, the edges of the upper shells of which are offset relative to the corresponding edges of the lower shells either forward or backward along the axis of the nozzle channel, with adjacent small nozzles alternating in the direction of displacement of the edges of the upper and lower shells. This leads to the fact that the velocity vector of the outflow from neighboring small nozzles are directed at an angle to each other.

На фиг.1 показано плоское сопло с шумоглушением (1-й вариант устройства).Figure 1 shows a flat nozzle with sound attenuation (1st version of the device).

На фиг.2 показан продольный разрез плоского шумоглушащего сопла в сечении А-А.Figure 2 shows a longitudinal section of a flat sound attenuating nozzle in section AA.

На фиг.3 показан продольный разрез плоского шумоглушащего сопла в сечении Б-Б.Figure 3 shows a longitudinal section of a flat sound attenuating nozzle in section BB.

На фиг.4 показан угол между направлениями векторов скорости потоков в соседних малых соплах.Figure 4 shows the angle between the directions of the flow velocity vectors in adjacent small nozzles.

На фиг.5 показан вид справа плоского шумоглушащего сопла.Figure 5 shows a right side view of a flat sound attenuating nozzle.

На фиг.6 показан вид сверху плоского шумоглушащего сопла.Figure 6 shows a top view of a flat sound attenuating nozzle.

Плоское шумоглушащее сопло в первом варианте устройства (фиг.1-3) состоит из обечайки 1, перегородок 2, расположенных в окрестности критического сечения, и боковых стенок сопла 3.The flat noise-attenuating nozzle in the first embodiment of the device (Figs. 1-3) consists of a shell 1, partitions 2 located in the vicinity of the critical section, and side walls of the nozzle 3.

Сопло работает следующим образом. Поток газа протекает по каналу сопла. На выходе из сопла газ разделяется перегородками 2 на ряд потоков. Наличие выреза 4 на обечайке 1 приводит к наклону среза сопла 5 и отклонению вектора скорости потока. В соседних каналах вектора скорости потоков

Figure 00000002
и
Figure 00000003
направлены под углом φ друг к другу за счет чередования вырезов на обечайке (фиг.2-4). Различное направление скоростей потоков газа на выходе из сопла приводит к снижению шума реактивной струи. Глубину вырезов и количество перегородок можно оптимизировать для каждого отдельного конструктивного применения.The nozzle operates as follows. A gas stream flows through the nozzle channel. At the exit of the nozzle, the gas is separated by partitions 2 into a series of flows. The presence of the cutout 4 on the shell 1 leads to the inclination of the cut of the nozzle 5 and the deviation of the flow velocity vector. In adjacent channels of the flow velocity vector
Figure 00000002
and
Figure 00000003
are directed at an angle φ to each other due to the alternation of cutouts on the shell (Fig.2-4). Different direction of gas flow rates at the exit of the nozzle leads to a decrease in jet noise. The depth of cuts and the number of partitions can be optimized for each individual structural application.

Во втором варианте устройства, реализующем предложенный способ, решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что канал сужающегося осесимметричного сопла воздушно-реактивного двигателя с вырезами на обечайке в области критического сечения разделен пилонами, направленными от обечайки к оси канала сопла и не доходящими до противоположной стенки сопла, на сектора, а кромки обечаек между пилонами соседних секторов смещены относительно друг друга либо вперед, либо назад вдоль оси канала сопла, причем имеет место чередование направления смещения кромок обечаек соседних секторов.In the second embodiment of the device that implements the proposed method, the solution of the problem and the technical result are achieved by the fact that the channel of the tapering axisymmetric nozzle of the jet engine with cutouts on the shell in the region of the critical section is divided by pylons directed from the shell to the axis of the nozzle channel and not reaching the opposite the nozzle walls, into sectors, and the edges of the shells between the pylons of neighboring sectors are displaced relative to each other either forward or backward along the axis of the nozzle channel, and edovanie direction of displacement edges of shells adjacent sectors.

На фиг.7 показан продольный разрез «секторного» сопла с шумоглушением (2-й вариант устройства) в сечении В-В.Figure 7 shows a longitudinal section of a "sector" nozzle with sound attenuation (2nd version of the device) in section BB.

На фиг.8 показан вид справа «секторного» сопла с шумоглушением.On Fig shows a right side view of the "sector" nozzle with sound attenuation.

На фиг.9-10 представлены виды Г и Д продольного разреза сопла, показывающие различное направление вектора скорости в соседних секторах сопла.Figures 9-10 are views of a longitudinal section D of a nozzle showing different directions of the velocity vector in adjacent sectors of the nozzle.

На фиг.11 показано совмещение видов Г и Д и угол между направлениями векторов скорости потоков в соседних секторах сопла.Figure 11 shows the combination of types G and D and the angle between the directions of the flow velocity vectors in neighboring sectors of the nozzle.

На фиг.12 приведена фотография модели «секторного» суживающегося сопла с шумоглушением.12 is a photograph of a model of a “sector” tapering nozzle with sound attenuation.

На фиг.13-15 приведены результаты экспериментальных исследований тяговых и акустических характеристик «секторного» сопла с шумоглушением.On Fig.13-15 shows the results of experimental studies of traction and acoustic characteristics of the "sector" nozzle with sound attenuation.

«Секторное» сопло во втором варианте устройства состоит из обечайки 1 и пилонов 2 (фиг.7-11). Количество пилонов и их конфигурация могут быть различными. На фиг.7-12 изображено «секторное» сопло с 12 пилонами."Sector" nozzle in the second embodiment of the device consists of a shell 1 and pylons 2 (Fig.7-11). The number of pylons and their configuration may be different. 7-12 depict a "sector" nozzle with 12 pylons.

Сопло работает следующим образом. Поток газа протекает по каналу сопла. На выходе из сопла газ разделяется пилонами 2 на зоны с более мелкими струями, в которых вектора скорости соседних струй направлены под углом друг к другу. Вырез 4 кромки обечайки 1 на «четных» секторах вверх по потоку, относительно кромки (без выреза) 6 обечайки 1 на «нечетных» секторах, приводит к наклону среза сопла 5 и отклоняет часть струи от оси сопла (фиг.9-10). На фиг.11 показан угол φ между направлениями векторов скорости потоков

Figure 00000004
и
Figure 00000005
в соседних секторах сопла. Созданное таким образом различное направление скорости струи на срезе сопла приводит к снижению шума реактивной струи без заметных потерь тяги сопла.The nozzle operates as follows. A gas stream flows through the nozzle channel. At the exit of the nozzle, the gas is separated by pylons 2 into zones with smaller jets, in which the velocity vectors of the adjacent jets are directed at an angle to each other. Cutout 4 of the edge of the shell 1 on the "even" sectors upstream, relative to the edge (without cutout) 6 of the shell 1 on the "odd" sectors, leads to the inclination of the cut of the nozzle 5 and deviates part of the jet from the axis of the nozzle (Fig.9-10). 11 shows the angle φ between the directions of the flow velocity vectors
Figure 00000004
and
Figure 00000005
in adjacent nozzle sectors. The thus created different direction of the jet velocity at the nozzle exit leads to a decrease in the jet noise without significant nozzle loss.

Как показали экспериментальные исследования тяговых характеристик «секторного» сопла в ЦАГИ, потери тяги в таком сопле находятся на уровне потерь тяги в эталонных осесимметричных соплах (фиг.13), а эффективность снижения шума возрастает с увеличением перепада давления на срезе сопла. Наибольшая эффективность достигает 1-3 дБ в области максимума спектра шума (фиг.14-15).As shown by experimental studies of the traction characteristics of the “sector” nozzle in TsAGI, the thrust loss in such a nozzle is at the level of thrust loss in the standard axisymmetric nozzles (Fig. 13), and the noise reduction efficiency increases with increasing pressure drop across the nozzle exit. The highest efficiency reaches 1-3 dB in the region of the maximum noise spectrum (Figs. 14-15).

В третьем варианте устройства за прототип выбрано осесимметричное сопло с центральным телом со сниженным уровнем шума, содержащее обечайку, центральное тело с расположенными вокруг него полыми пилонами, через которые проходит внешний воздух (Thrust performance of isolate d plug nozzles with two tipes of 40-spoke noise suppressor at mach numbers from 0 to 0.45. by D.E.Harrington and J.J.Scbloemer, NASA TM X-2951, 1974). В сопле основная газовая реактивная струя разделяется с помощью полых пилонов, через которые проходит внешний воздух, на ряд струй меньшего размера. Недостатком этого сопла является то, что при разделении основной струи с помощью полых пилонов мелкие струи располагаются на некотором расстоянии друг от друга. При этом наличие донной области приводит к тому, что потери тяги сопла на режимах полета с шумоглушением увеличиваются до 16% идеальной тяги сопла.In the third embodiment of the device, an axisymmetric nozzle with a central body with a reduced noise level, containing a shell, a central body with hollow pylons located around it, through which external air passes (Thrust performance of isolate d plug nozzles with two tipes of 40-spoke noise), was selected as the prototype suppressor at mach numbers from 0 to 0.45. by DE Harrington and JJScbloemer, NASA TM X-2951, 1974). In the nozzle, the main gas jet stream is separated by hollow pylons through which external air passes into a series of smaller jets. The disadvantage of this nozzle is that when separating the main jet using hollow pylons, small jets are located at some distance from each other. Moreover, the presence of the bottom region leads to the fact that the loss of thrust of the nozzle in flight modes with noise attenuation increases to 16% of the ideal thrust of the nozzle.

В третьем варианте устройства решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что на срезе осесимметричного сопла воздушно-реактивного двигателя, содержащего обечайку и центральное тело, установлены пилоны, разделяющие канал сопла на ряд малых каналов, причем толщина пилонов составляет не более 0,2Lp, где Lp - максимальное расстояние между пилонами, а на поверхности центрального тела через один малый канал расположены отклоняемые створки длиной не менее Lc=0.2H** - высота критического сечения сопла), с углом отклонения от поверхности центрального тела в диапазоне от 0 до 30°, причем передний край створок шарнирно прикреплен к центральному телу в окрестности критического сечения сопла.In the third embodiment of the device, the solution of the problem and the technical result are achieved by the fact that on the cut of the axisymmetric nozzle of the jet engine containing the shell and the central body, pylons are installed dividing the nozzle channel into a number of small channels, and the thickness of the pylons is not more than 0.2L p where L p - maximum distance between the pillars and the surface of the central body through a small passage located deflectable flap length is not less than L c = 0.2H * (H * - height of the nozzle throat), with an angle rejected I from the surface of the central body in the range from 0 to 30 °, wherein the cutting edge flaps hingedly attached to the central body in the vicinity of the nozzle throat.

На фиг.16 показан продольный разрез «секторного» шумоглушащего сопла с центральным телом (третий вариант устройства) с положением подвижных деталей на режиме взлета с шумоглушением в сечении Е-Е.On Fig shows a longitudinal section of a "sector" sound-attenuating nozzle with a Central body (the third version of the device) with the position of the moving parts in the take-off mode with sound attenuation in cross-section EE.

На фиг.17 показан вид справа «секторного» шумоглушащего сопла с центральным телом.On Fig shows a right side view of the "sector" soundproof nozzle with a Central body.

На фиг.18 показан продольный разрез «секторного» шумоглушащего сопла с центральным телом с положением подвижных деталей на режиме полета без шумоглушения в сечении Е-Е.On Fig shows a longitudinal section of a "sector" soundproofing nozzle with a Central body with the position of the moving parts in flight mode without sound attenuation in cross-section EE.

На фиг.19 показан продольный разрез части «секторного» шумоглушащего сопла с центральным телом в области критического сечения в М 2:1.On Fig shows a longitudinal section of part of the "sector" soundproof nozzle with a Central body in the region of the critical section in M 2: 1.

На фиг.20 показана общая схема механизмов перемещения створок внутрь центрального тела.On Fig shows a General diagram of the mechanisms for moving the valves inside the Central body.

На фиг.21 приведена фотография модели «секторного» шумоглушащего сопла с центральным телом.Figure 21 shows a photograph of a model of a "sector" sound-attenuating nozzle with a central body.

На фиг.22 приведена фотография сменных деталей модели «секторного» шумоглушащего сопла с центральным телом с различными выступами. (В экспериментальных исследованиях створки имитировались выступами).Figure 22 shows a photograph of interchangeable parts of a model of a "sector" sound-attenuating nozzle with a central body with various protrusions. (In experimental studies, the leaflets were imitated by protrusions).

На фиг.23 показана схема течения в «секторном» шумоглушащем сопле с центральным телом.On Fig shows a flow diagram in a "sector" soundproofing nozzle with a Central body.

На фиг.24-27 представлены результаты экспериментальных исследований тяговых и аккустических характеристик «секторного» шумоглушащего сопла с центральным телом.In Fig.24-27 presents the results of experimental studies of traction and acoustic characteristics of the "sector" soundproof nozzle with a Central body.

Осесимметричное «секторное» шумоглушащее сопло с центральным телом в третьем варианте устройства (фиг.16) состоит из обечайки 1, центрального тела 7 со створками 8 и пилонов 2, расположенных между центральным телом 7 и обечайкой 1. Конфигурация и размеры створок могут быть различными (фиг.22) и могут оптимизироваться для каждого отдельного конструктивного применения. Количество пилонов также может быть различным. Перемещение створов 8 осуществляется силовой системой, состоящей из гидравлических цилиндров 9 и системы рычагов 10 (фиг.20).The axisymmetric "sector" sound-attenuating nozzle with a central body in the third embodiment of the device (Fig. 16) consists of a shell 1, a central body 7 with wings 8 and pylons 2 located between the central body 7 and the shell 1. The configuration and dimensions of the wings can be different ( Fig. 22) and can be optimized for each individual structural application. The number of pylons can also be different. The movement of the sections 8 is carried out by a power system consisting of hydraulic cylinders 9 and a system of levers 10 (Fig. 20).

Сопло работает следующим образом. На режиме взлета поток газа от двигателя разделяется пилонами 2 на ряд потоков в малых соплах (в данной модели сопла их было 18). Створки 8 на центральном теле 7, установленные через одно малое сопло, приводят к отклонению вектора скорости потока в малых соплах (секторах) со створками. На фиг.23 показана схема течения в «секторном» сопле с центральным телом и угол φ между направлениями векторов скорости потоков

Figure 00000004
и
Figure 00000006
в соседних секторах (со створками и без створок). В рассматриваемой схеме угол между направлениями векторов скорости в соседних секторах составляет ~20°. На режиме полета без шумоглушения механизмы перемещения убирают створки 8 внутрь центрального тела 7 (фиг.18). Такая перестройка приводит к уменьшению потерь тяги сопла.The nozzle operates as follows. In take-off mode, the gas flow from the engine is divided by pylons 2 into a series of flows in small nozzles (in this model there were 18 nozzles). Shutters 8 on the central body 7, installed through one small nozzle, lead to a deviation of the flow velocity vector in small nozzles (sectors) with shutters. 23 shows a flow diagram in a “sector” nozzle with a central body and an angle φ between the directions of the flow velocity vectors
Figure 00000004
and
Figure 00000006
in neighboring sectors (with and without wings). In the scheme under consideration, the angle between the directions of the velocity vectors in neighboring sectors is ~ 20 °. In flight mode without sound attenuation, the movement mechanisms remove the shutters 8 inside the central body 7 (Fig. 18). This adjustment leads to a decrease in nozzle thrust loss.

Механизмы перемещения створок аналогичны известным механизмам регулирования сопл и других створчатых конструкций современных летательных аппаратов.The mechanisms for moving the valves are similar to the known mechanisms for regulating nozzles and other casement structures of modern aircraft.

В ЦАГИ проведены исследования тяговых и аккустических характеристик «секторных» сопл с шумоглушением. В экспериментальных исследованиях отклоняемые створки имитировались выступами, установленными на центральном теле. Как показали исследования «секторного» шумоглушащего сопла с центральным телом, потери тяги без внешнего потока сопла без выступов составили около 3% идеальной тяги сопла в диапазоне располагаемой степени понижения давления в сопле πc=1.8-3.5, πсОСН, где РОС - полное давление газа на входе в сопло, РН - атмосферное давление. Наличие выступов разных размеров приводит к увеличению потерь тяги на 0.5-2% (фиг.24-25). Наличие выступов приводит к уменьшению шума струи. Эффективность снижения шума возрастает с ростом перепада давления, наибольшее снижение в области максимума спектра струи 6-8 дБ, при этом подавляются дискретные составляющие шума (фиг.26-27).At TsAGI, traction and acoustic characteristics of “sector” nozzles with sound attenuation were studied. In experimental studies, deflected leaflets were simulated by protrusions mounted on the central body. Studies of a “sector” sound-damping nozzle with a central body showed that thrust loss without an external nozzle flow without protrusions amounted to about 3% of the ideal nozzle thrust in the range of the available degree of pressure reduction in the nozzle π c = 1.8-3.5, π c = P OS / P N where R OS - the total gas pressure at the nozzle inlet P H - atmospheric pressure. The presence of protrusions of different sizes leads to an increase in traction loss by 0.5-2% (Fig.24-25). The presence of protrusions reduces the noise of the jet. The efficiency of noise reduction increases with increasing pressure drop, the largest decrease in the region of the maximum of the spectrum of the jet is 6-8 dB, while discrete noise components are suppressed (Figs. 26-27).

Claims (3)

1. Сужающееся плоское сопло воздушно-реактивного двигателя с вырезами на обечайке, отличающееся тем, что канал сопла в области критического сечения разделен перегородками на малые сопла, кромки верхних обечаек которых смещены относительно соответствующих кромок нижних обечаек либо вперед, либо назад вдоль оси канала сопла, причем у соседних малых сопл имеет место чередование направления смещения кромок верхних и нижних обечаек.1. A tapering flat nozzle of an aircraft engine with cutouts on the shell, characterized in that the nozzle channel in the critical section is divided by partitions into small nozzles, the edges of the upper shells of which are offset relative to the corresponding edges of the lower shells either forward or backward along the axis of the nozzle channel, moreover, in adjacent small nozzles there is an alternation of the direction of displacement of the edges of the upper and lower shells. 2. Сужающееся осесимметричное сопло воздушно-реактивного двигателя с вырезами на обечайке, отличающееся тем, что канал сопла в области критического сечения разделен пилонами, направленными от обечайки к оси канала сопла и не доходящими до противоположной стенки сопла, на сектора, а кромки обечаек между пилонами соседних секторов смещены относительно друг друга либо вперед, либо назад вдоль оси канала сопла, причем имеет место чередование направления смещения кромок обечаек соседних секторов.2. Tapering axisymmetric nozzle of the jet engine with cutouts on the shell, characterized in that the nozzle channel in the critical section is divided by pylons directed from the shell to the nozzle channel axis and not reaching the opposite wall of the nozzle into sectors, and the edges of the shells between the pylons neighboring sectors are displaced relative to each other either forward or backward along the axis of the nozzle channel, and there is an alternation of the direction of displacement of the edges of the shells of the neighboring sectors. 3. Осесимметричное сопло воздушно-реактивного двигателя, содержащее обечайку, центральное тело, пилоны, разделяющие канал сопла на ряд малых каналов, отличающееся тем, что толщина пилонов составляет не более 0,2Lp, где Lp - максимальное расстояние между пилонами, а на поверхности центрального тела через один малый канал расположены отклоняемые створки длиной не менее Lc=0,2H** - высота критического сечения сопла), угол отклонения створок от поверхности центрального тела может находиться в диапазоне от 0-30°, причем передний край створок шарнирно прикреплен к центральному телу в окрестности критического сечения сопла.3. An axisymmetric jet engine nozzle containing a shell, a central body, pylons dividing the nozzle channel into a series of small channels, characterized in that the pylon thickness is not more than 0.2L p , where L p is the maximum distance between the pylons, and deflectable flaps with a length of at least L c = 0.2H * (H * is the height of the critical section of the nozzle) are located on the surface of the central body through one small channel, the angle of deviation of the flaps from the surface of the central body can be in the range from 0-30 °, with the leading edge sash hinges fixedly attached to the central body in the vicinity of the critical section of the nozzle.
RU2006103674/06A 2006-02-09 2006-02-09 Silencing nozzle of air-jet engine (versions) RU2313680C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006103674/06A RU2313680C2 (en) 2006-02-09 2006-02-09 Silencing nozzle of air-jet engine (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006103674/06A RU2313680C2 (en) 2006-02-09 2006-02-09 Silencing nozzle of air-jet engine (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006103674A RU2006103674A (en) 2007-08-27
RU2313680C2 true RU2313680C2 (en) 2007-12-27

Family

ID=38596950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006103674/06A RU2313680C2 (en) 2006-02-09 2006-02-09 Silencing nozzle of air-jet engine (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2313680C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020106343A3 (en) * 2018-08-22 2020-08-20 Peer Belt Inc. Method and apparatus for reducing fluid drag
RU2745893C2 (en) * 2016-07-28 2021-04-02 Зе Боинг Компани Nozzle providing three-dimensionaltapering airflow and a method for using this nozzle
RU2807307C1 (en) * 2023-02-13 2023-11-14 Акционерное общество "Туполев" (АО "Туполев") Output device of a turbojet engine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2745893C2 (en) * 2016-07-28 2021-04-02 Зе Боинг Компани Nozzle providing three-dimensionaltapering airflow and a method for using this nozzle
US11554868B2 (en) 2016-07-28 2023-01-17 The Boeing Company Three dimensional pinched airflow nozzle and methods for use thereof
WO2020106343A3 (en) * 2018-08-22 2020-08-20 Peer Belt Inc. Method and apparatus for reducing fluid drag
US11946497B2 (en) 2018-08-22 2024-04-02 13 Mari Ltd. Method, system and apparatus for reducing fluid drag
RU2807307C1 (en) * 2023-02-13 2023-11-14 Акционерное общество "Туполев" (АО "Туполев") Output device of a turbojet engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006103674A (en) 2007-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7837142B2 (en) Supersonic aircraft jet engine
US8596037B2 (en) Nacelle with a displacement device for aircraft jet engine and aircraft including such nacelle
EP1438494B1 (en) Confluent variable exhaust nozzle
EP1718857B1 (en) Integrated air inlet system for multi-propulsion aircraft engines
EP1726812B1 (en) Thrust reverser system for an aircraft
US8628040B2 (en) Aircraft configuration
US10156207B2 (en) Ultra hush exhaust system (UHES)
US8240125B2 (en) Thrust vectoring system and method
EP3112650B1 (en) Inlet flow restrictor
US10100780B2 (en) Nacelle for an aircraft turbojet engine comprising a secondary nozzle section with rotary doors
US11834154B2 (en) Shockwave mitigation system for supersonic aircraft
US8997454B2 (en) Turbofan engine noise suppression using fan flow deflector
RU2313680C2 (en) Silencing nozzle of air-jet engine (versions)
RU2153091C1 (en) Planar soundsuppression nozzle of air-breathing jet engine
RU2807307C1 (en) Output device of a turbojet engine
US11772779B2 (en) Propulsion unit with improved boundary layer ingestion
RU2732360C1 (en) Noise-suppressing nozzle of air-jet engine
RU2810871C1 (en) Adjustable noise reduction nozzle of supersonic passenger aircraft
RU2092708C1 (en) Silencing nozzle of air-jet engine
US20220380060A1 (en) Variable mixing nozzle design for jet noise reduction
US20240052799A1 (en) Jet vectoring apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190210