RU2780265C2

RU2780265C2 - Turbomachine with slat for flow separation, having gear profile

Info

Publication number: RU2780265C2
Application number: RU2020127306A
Authority: RU
Inventors: АГИЛЕРА Фернандо ХЕА; Маттьё ФЬЯК; Матьё Симон Поль ГРУБЕР
Original assignee: Сафран Эйркрафт Энджинз
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2022-09-21

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: invention relates to the field of aero-acoustic control of fixed blades in a turbomachine of an aircraft or in a test bench for such a turbomachine. The turbomachine with a fan located at the front has annular wall (160) containing slat (16) designed for flow separation into a primary flow and a secondary flow, and having a front edge, input guiding blades designed for guiding the primary flow, and output guiding blades designed for guiding the secondary flow. The front edge of slat (16) has gear profile (28) containing a sequence of gears and recesses.

EFFECT: invention provides for reduction in noise conditioned by interaction between a vortex wake of a fan blade and a slat.

7 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относится к области аэроакустического управления неподвижными лопатками в турбомашине летательного аппарата или в испытательном стенде для такой турбомашины.The invention relates to the field of aeroacoustic control of fixed blades in an aircraft turbomachine or in a test bench for such a turbomachine.

Данный тип неподвижной лопатки встречается, например, в выходных направляющих лопатках (OGV) или спрямляющих устройствах, расположенных ниже по потоку от вращающегося тела для спрямления воздушного потока. Выражение «неподвижная лопатка» или «направляющая лопатка» используется для обозначения неподвижных лопаток в противопоставление вращающимся лопаткам.This type of fixed vane is found, for example, in outlet guide vanes (OGVs) or straighteners downstream of the rotating body to straighten the airflow. The expression "stationary vane" or "guide vane" is used to refer to stationary vanes as opposed to rotating vanes.

В качестве примера рассмотрен турбовентиляторный двигатель, содержащий (расположенный спереди) вентилятор и направляющую лопатку, расположенную ниже по потоку во вспомогательном воздушном канале.As an example, a turbofan engine is considered, comprising a (located in front) fan and a guide vane located downstream in an auxiliary air duct.

В некоторых турбовентиляторных двигателях, в частности в турбовентиляторных двигателях с очень высокой степенью двухконтурности (UHBR; конфигурация турбовентиляторного двигателя с очень высоким отношением массы вторичного воздуха к массе сгоревших газов, составляющим более 15) предусмотрено увеличение диаметра вентилятора и уменьшение длины подвесной гондолы, с помощью которой турбомашина подвешена в летательном аппарате, с обеспечением тем самым уменьшения расстояния между вентилятором и входными направляющими лопатками входного направляющего аппарата (IGV), выходными направляющими лопатками и предкрылком. В двигателе такого типа взаимодействие вихревого следа, созданного вентилятором, с выходными направляющими лопатками, выходными направляющими лопатками и предкрылком является одним из основных источников широкополосного шума. Следовательно, для поддержания и уменьшения существующих уровней шума должны быть опробованы новые технические решения.Some turbofan engines, in particular very high bypass ratio (UHBR; turbofan engine configuration with a very high secondary air to combustion mass ratio of more than 15), provide for an increase in the diameter of the fan and a decrease in the length of the outboard nacelle, with which the turbomachine is suspended in the aircraft, thereby reducing the distance between the fan and the inlet guide vanes of the inlet guide vane (IGV), outlet guide vanes and slat. In this type of engine, the interaction of the vortex wake created by the fan with the outlet guide vanes, outlet guide vanes and slat is one of the main sources of broadband noise. Therefore, new technical solutions must be tested to maintain and reduce existing noise levels.

Таким образом, изобретение относится к турбомашине, содержащей (расположенный спереди) вентилятор и имеющей общую ось (X), вокруг которой может вращаться указанный вентилятор, причем турбомашина содержит:Thus, the invention relates to a turbomachine comprising (located at the front) a fan and having a common axis (X) around which said fan can rotate, the turbomachine comprising:

- кольцевую разделительную стенку, содержащую предкрылок, предназначенный для разделения воздушного потока на первичный и вторичный потоки ниже по потоку от вентилятора и имеющий переднюю кромку,- an annular dividing wall containing a slat designed to separate the air flow into primary and secondary flows downstream of the fan and having a leading edge,

- первые направляющие лопатки (IGV), предназначенные для направления первичного потока,- first guide vanes (IGV) designed to direct the primary flow,

- вторые направляющие лопатки (OGV), предназначенные для направления вторичного потока.- second guide vanes (OGV) designed to direct the secondary flow.

Взаимодействие между потоком, приводимым во вращение вентилятором, и спрямляющим устройством, расположенным во вспомогательном канале, является источником шума, который предположительно преобладает над общим шумом, создаваемым турбомашиной или даже летательным аппаратом, в зависимости от рабочих режимов.The interaction between the flow driven by the fan and the directing device located in the auxiliary channel is a source of noise that presumably dominates the overall noise generated by a turbomachine or even an aircraft, depending on the operating conditions.

В этой связи для по меньшей мере ограничения всех или некоторых из вышеуказанных проблем предложено выполнение передней кромки предкрылка кольцевой разделительной стенки с зубчатым профилем, содержащим последовательность зубцов и впадин.In this regard, in order to at least limit all or some of the above problems, it is proposed to provide the leading edge of the slat of the annular separation wall with a toothed profile containing a sequence of teeth and troughs.

Другими словами, в данном случае для уменьшения шума, обусловленного взаимодействием между вихревым следом лопатки вентилятора и предкрылком, предложено использовать предкрылок с волнообразной передней кромкой. В данной связи следует отметить, что осевое расстояние между предкрылком и задней кромкой лопаток вентилятора относительно невелико, и поэтому предкрылок может подвергаться воздействию более высоких уровней турбулентности воздуха, чем те, которые наблюдаются на выходных и входных направляющих лопатках.In other words, in this case, to reduce the noise caused by the interaction between the vortex wake of the fan blade and the slat, it is proposed to use a slat with a wavy leading edge. In this regard, it should be noted that the axial distance between the slat and the trailing edge of the fan blades is relatively small and therefore the slat can be subjected to higher levels of air turbulence than those experienced at the inlet and outlet guide vanes.

Для аэродинамических профилей, имеющих зубчатую, т.е. волнообразную, переднюю кромку, независимо от формы волнистостей (см. ниже), указанный шум от взаимодействия, представляющий турбулентное течение, образуется, в частности, во впадинах волнистостей, где имеют место более сильные колебания давления.For airfoils having a gear, i.e. wave-like, leading edge, regardless of the shape of the waviness (see below), this interaction noise, representing turbulent flow, is formed, in particular, in the troughs of the waviness, where there are stronger pressure fluctuations.

Следовательно, целью является оптимизация волнообразной геометрии для уменьшения шума, исходящего от предкрылка с волнистой передней кромкой, путем минимизации корреляции между источниками шума и дном впадин.Therefore, the goal is to optimize the undulating geometry to reduce noise from a wavy leading edge slat by minimizing the correlation between noise sources and trough bottoms.

Чтобы уменьшить данную корреляцию, были учтены все или некоторые из трех критериев для определения волнообразных конфигураций, которые в том числе могут быть синусоидальными или треугольными.To reduce this correlation, all or some of the three criteria were taken into account to determine the waveforms, which may be sinusoidal or triangular.

Более конкретно, предложено рассмотреть профиль, имеющий зубцы, представляющие собой волнистости:More specifically, it is proposed to consider a profile having teeth, which are wavinesses:

- которые имеют:- who have:

- вдоль направления протяженности передней кромки элементарную геометрическую конфигурацию, повторяющую саму себя (таким образом, профиль указанной конфигурации подчиняется периодической закономерности), при этом две одинаковые волнистости двух последовательных элементарных геометрических конфигураций вдоль указанного направления расположены друг от друга на расстоянии λ (в метрах) в данном направлении, и- along the direction of extension of the leading edge, an elementary geometric configuration that repeats itself (thus, the profile of the specified configuration obeys a periodic pattern), while two identical wavinesses of two successive elementary geometric configurations along the specified direction are located from each other at a distance λ (in meters) in this direction, and

-- максимальную амплитуду h (в метрах), перпендикулярную данному направлению L, иis the maximum amplitude h (in meters) perpendicular to the given direction L, and

- которые удовлетворяют по меньшей мере одному из следующих условий а), b), с):- which satisfy at least one of the following conditions a), b), c):

а) максимальная амплитуда задается в соответствии с соотношением:a) the maximum amplitude is given in accordance with the relation:

в пределах 40%, согласно формуле:within 40%, according to the formula:

где

where

(в м/с) - скорость воздушного потока в направлении i, между вентилятором и первыми направляющими лопатками (5, IGV),

(in m/s) - airflow velocity in direction i, between the fan and the first guide vanes (5, IGV),

- расстояние (в метрах) между двумя точками в вихревом следевентилятора в k-м направлении,

- distance (in meters) between two points in the vortex wake of the fan in the k-th direction,

- интегральный масштаб воздушного потока, создаваемого вентилятором:

- integral scale of the air flow created by the fan:

направлении (параллельно) общей оси турбомашины (ось X на фиг.2) или

direction (parallel) to the common axis of the turbomachine (X-axis in figure 2) or

направлении хорды зубчатого профиля (если такая хорда существует, см. номер 40 позиции на фиг.3),

direction of the toothed chord (if such a chord exists, see item number 40 in figure 3),

b) указанное расстояние (X) (то есть периодичность или промежуток между двумя последовательными зубцами) соответствует следующему соотношению:b) the specified distance (X) (i.e. the frequency or spacing between two successive teeth) corresponds to the following relationship:

при этом:

wherein:

представляет ширину (в метрах), определяющую недостаточность вихревого следа (воздушного потока), создаваемого вентилятором ниже по потоку от лопатки вентилятора, причем указанную ширину рассчитывают в точке, где на соответствующую часть создаваемого воздушного потока приходится половина максимальной кинетической энергии K_max турбулентности, следовательно, в указанном следе; при этом величина е может быть оценена исходя из условия

(где

- интегральный масштаб воздушного потока, создаваемого вентилятором в окружном направлении), в пределах 40%, и

represents the width (in metres) defining the insufficiency of the wake (airflow) generated by the fan downstream of the fan blade, the indicated width being calculated at the point where the corresponding portion of the generated airflow accounts for half of the maximum turbulence kinetic energy K_max, hence at specified track; in this case, the value of e can be estimated based on the condition

(where

- the integral scale of the air flow created by the fan in the circumferential direction), within 40%, and

представляет расстояние (в метрах) между двумя лопатками вентилятора, расположенными последовательно в окружном направлении (см. фиг.13),

represents the distance (in meters) between two fan blades arranged in series in the circumferential direction (see Fig. 13),

c) число зубцов, впадин или периодов повторения элементарной геометрической конфигурации вдоль длины передней кромки зубчатого профиля составляет 40% или менее от количества первых направляющих лопаток (IGV).c) the number of teeth, valleys or periods of repetition of the elemental geometric pattern along the length of the leading edge of the toothed profile is 40% or less of the number of first guide vanes (IGV).

В данном тексте:In this text:

- размерные параметры (амплитуда, расстояние, скорость и др.) следует рассматривать в единицах СИ (Международная система единиц), и- dimensional parameters (amplitude, distance, speed, etc.) should be considered in SI units (International System of Units), and

- диапазон «в пределах 40%» при необходимости может быть уменьшен до значения 10%. Это приведет к дополнительному снижению шума, испускаемого указанным предкрылком с волнообразной передней кромкой при постоянной скорости вращения расположенного спереди вентилятора.- the range "within 40%" can be reduced to 10% if necessary. This will further reduce the noise emitted by said wavy leading edge slat at a constant forward fan speed.

Более того, что касается индексов или показателей (i, j, k) в формулах, приведенных в данном описании, следует отметить, что, например, для показанных на фиг.13 профилей лопаток 140 вентилятора, а также расположенного ниже по потоку вихревого следа и предкрылка 16, если индексы (i, j, k):Moreover, with regard to the indices or indicators (i, j, k) in the formulas given in this description, it should be noted that, for example, for the profiles of the fan blades 140 shown in Fig.13, as well as the downstream vortex wake and slat 16 if indices (i, j, k):

- равны 1, то они соответствуют направлению «X» (общая ось турбомашины),- are equal to 1, then they correspond to the direction "X" (the common axis of the turbomachine),

- равны 2, то они соответствуют направлению «Y» (окружное направление).- are equal to 2, they correspond to the direction "Y" (circumferential direction).

Таким образом, на фиг.13 направление протяженности передней кромки предкрылка 16 (L на фиг.2 или 13) соответствует окружному направлению «Y» или показателю «2» в

Thus, in Fig.13 the direction of the length of the leading edge of the slat 16 (L in Fig.2 or 13) corresponds to the circumferential direction "Y" or indicator "2" in

Следует также понимать, что «r» - это переменная интегрирования в вышеприведенном уравнении, относящемся к

для расчета интегрального масштаба.It should also be understood that "r" is the integration variable in the above equation referring to

to calculate the integral scale.

Если не существует собственно «хорды», как в случае предкрылка (обозначенного ниже номером 16 позиции), разделяющего воздушный поток на указанные первичный поток и вторичный поток, то выражение «в направлении хорды профиля (обозначенной ниже номером 40 позиции)» в данном случае соответствует направлению указанной общей оси.If there is no "chord" proper, as in the case of a slat (denoted 16 below) dividing the airflow into said primary flow and secondary flow, then the expression "in the direction of the airfoil chord (denoted 40 below)" in this case corresponds to direction of the specified common axis.

Обычно при наличии по меньшей мере профиля с периодической элементарной геометрической конфигурацией, которая не является чрезмерно сложной, воздушный поток или струя, создаваемая вентилятором, должна обходить волнистую переднюю кромку у (вершин) зубцов и ускоряться вблизи впадин.Typically, with at least a profile with a periodic elemental geometry that is not overly complex, the airflow or jet generated by the fan should bypass the wavy leading edge at the (tops) of the teeth and accelerate near the troughs.

В данном случае, для исключения наличия чрезмерно больших областей турбулентности и/или превышения скорости на уровне зоны корпуса у передней кромки первых направляющих лопаток (IGV), предложено выполнение по меньшей мере некоторых впадин зубчатого профиля вокруг общей оси (X) с угловым смещением относительно углового положения первых направляющих лопаток (IGV) так, чтобы указанные (по меньшей мере некоторые) впадины были расположены под углом между двумя первыми направляющими лопатками (IGV), следующими друг за другом в окружном направлении.In this case, in order to avoid the presence of excessively large areas of turbulence and/or overspeed at the level of the housing zone at the leading edge of the first guide vanes (IGV), it is proposed to make at least some tooth profile depressions around a common axis (X) with an angular displacement relative to the angular the position of the first guide vanes (IGV) so that these (at least some) depressions were located at an angle between the two first guide vanes (IGV) following each other in the circumferential direction.

Воздушный поток, создаваемые в осевом направлении ниже по потоку от вентилятора, закручивается и сильно зависит от направления вращения и скорости вентилятора.The airflow generated axially downstream of the fan is swirling and highly dependent on the direction of rotation and speed of the fan.

Для учета этих явлений и обеспечения максимально возможной эффективности поверхностей зубцов при ожидаемом акустическом воздействии, предложено выполнение отдельных зубцов проходящими под наклоном относительно параллели к указанной общей оси (X) так, чтобы они были ориентированы в направлении вращения (в целом под наклоном относительно оси X) потока, создаваемого при вращении вентилятора.To take into account these phenomena and ensure the maximum possible efficiency of the surfaces of the teeth under the expected acoustic impact, it is proposed that the individual teeth be inclined relative to the parallel to the specified common axis (X) so that they are oriented in the direction of rotation (generally at an inclination relative to the X axis) flow created by the rotation of the fan.

Другими словами:In other words:

- вентилятор выполнен с обеспечением вращения в заданном направлении вокруг общей оси (X) таким образом, что воздушный поток после вентилятора ориентирован в целом наклонно относительно указанной оси (X), и- the fan is designed to rotate in a given direction around a common axis (X) in such a way that the air flow after the fan is generally oriented obliquely relative to the specified axis (X), and

- зубцы в этом случае могут быть расположены под наклоном по окружности вокруг общей оси (X), навстречу по существу наклонной ориентации воздушного потока после вентилятора, в целом навстречу указанному потоку.- the teeth in this case can be arranged at a circumferential inclination around a common axis (X), towards the essentially inclined orientation of the air flow after the fan, generally towards the specified flow.

Также возможно выполнение зубцов с наклоном в направлении изгиба профиля входной направляющей лопатки, так как направление воздушного потока может изменяться в зависимости от скорости вращения вентилятора.It is also possible to make the teeth inclined in the direction of the bending of the profile of the inlet guide vane, since the direction of the air flow can change depending on the speed of rotation of the fan.

В обоих случаях отдельные зубцы фактически являются несимметричными в осевом направлении относительно параллели к указанной общей оси (X), проходящей через вершину рассматриваемого зубца.In both cases, the individual teeth are in fact axially asymmetrical with respect to a parallel to said common axis (X) passing through the top of the tooth in question.

В принципе, наклон является одинаковым для всех зубцов, хотя возможны и разные наклоны зубцов.In principle, the inclination is the same for all teeth, although different inclinations of the teeth are possible.

Кроме того, чтобы учесть влияние вращения вентилятора и ограничить акустическое воздействие указанного закрученного воздушного потока на входные направляющие лопатки, предложено следующее:In addition, to take into account the effect of fan rotation and to limit the acoustic effect of said swirling airflow on the inlet guide vanes, the following has been proposed:

- а) вторые направляющие лопатки (IGV) имеют общую среднюю линию кривизны, при этом по меньшей мере некоторые зубцы, расположенные по окружности вокруг общей оси (X), ориентированы в целом в направлении касательной к средней линии кривизны указанных лопаток на их передних кромках, причем касательная может образовывать ненулевой угол (β) с направлением общей оси (X) турбомашины, и/или- a) the second guide vanes (IGV) have a common average line of curvature, while at least some of the teeth, located on a circle around a common axis (X), are generally oriented in the direction tangential to the average line of curvature of said blades at their leading edges, wherein the tangent may form a non-zero angle (β) with the direction of the common axis (X) of the turbomachine, and/or

- б) в направлении общей оси (X) по меньшей мере некоторые из днищ впадин зубчатого профиля лежат на первой поверхности, которая поперечна указанной оси (X) и расположена дальше вниз по потоку или вверх по потоку, чем вторая поверхность, которая поперечна общей оси (X) и в которой лежат по меньшей мере некоторые передние кромки вторых направляющих лопаток (IGV).- b) in the direction of the common axis (X), at least some of the bottoms of the tooth profile recesses lie on the first surface, which is transverse to the specified axis (X) and located further downstream or upstream than the second surface, which is transverse to the common axis (X) and in which lie at least some of the leading edges of the second guide vanes (IGV).

Условие (а) обеспечивает благоприятную угловую ориентацию воздушного потока по отношению к форме входных направляющих лопаток, а условие (b) обеспечивает непрерывное направление воздушного потока далее относительно входных направляющих лопаток, так что воздушный поток налетает на указанные лопатки, продолжая при этом скользить вдоль зубцов и, следовательно, направляться непосредственно указанными зубцами.Condition (a) provides a favorable angular orientation of the air flow with respect to the shape of the inlet guide vanes, and condition (b) ensures that the air flow is continuously directed further relative to the inlet guide vanes, so that the air flow hits these vanes while continuing to slide along the teeth and , therefore, be guided directly by the indicated teeth.

С точки зрения формы предложено выполнение отдельных зубцов и впадин зубчатого профиля с волнообразной формой с закругленными или острыми вершинами.From the point of view of form, it is proposed to make individual teeth and cavities of the toothed profile with a wave-like shape with rounded or sharp tops.

Преимущество закругленных вершин заключается в локальном исключении слишком высоких концентраций механического напряжения и, таким образом, обеспечении более высокой прочности с течением времени. Преимущество острых вершин заключается в том, что они обладают повышенным потенциалом шумоподавления.The advantage of rounded tops is that too high stress concentrations are locally avoided and thus provide higher strength over time. The advantage of sharp peaks is that they have increased noise reduction potential.

Еще одним фактором является выполнение отдельных зубцов и впадин зубчатого профиля с частично прямолинейными боковыми стенками, что обеспечивает то же самое преимущество.Another factor is the design of the individual teeth and tooth profile cavities with partially straight sidewalls, which provides the same advantage.

Несмотря на то, что характеристики турбомашины представлены применительно к двигательной установке летательного аппарата, они могут касаться и других областей применения как на суше, так и на море.Although the characteristics of a turbomachine are presented in relation to an aircraft propulsion system, they may apply to other applications, both on land and at sea.

При необходимости изобретение станет более понятным, а другие детали, особенности и преимущества изобретения станут более очевидными при прочтении нижеследующего описания, приведенного в качестве неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:If necessary, the invention will become more clear, and other details, features and advantages of the invention will become more apparent when reading the following description, given as a non-limiting example with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг. 1 изображает продольный разрез (по оси X) типичной турбомашины для летательного аппарата,fig. 1 is a longitudinal section (along the x-axis) of a typical aircraft turbomachine,

фиг. 2 изображает верхнюю по потоку зону (предкрылок) разделительной стенки между первичным и вторичным потоками, выполненный в соответствии с изобретением,fig. 2 shows the upstream zone (slat) of the dividing wall between the primary and secondary flows, made in accordance with the invention,

фиг. 3 соответствует фрагменту III фиг.2,fig. 3 corresponds to fragment III of figure 2,

фиг. 4 соответствует фрагменту IV фиг.1,fig. 4 corresponds to fragment IV of figure 1,

фиг. 5 и 8 изображают различные формы зубчатых профилей согласно изобретению,fig. 5 and 8 show different tooth profile shapes according to the invention,

фиг. 9-11 схематически изображают зубчатые профили согласно изобретению и линии воздушного потока,fig. 9-11 schematically depict toothed profiles according to the invention and air flow lines,

фиг. 12 изображает кривую роста кинетической энергии К турбулентности первичного воздушного потока, следующего за лопаткой вентилятора на постоянной высоте лопатки в окружном направлении Y, и, в частности,fig. 12 shows the growth curve of the kinetic energy K of the turbulence of the primary airflow following the fan blade at a constant blade height in circumferential direction Y, and in particular

фиг. 13 изображает кривую интенсивности турбулентного воздушного потока вдоль окружного направления Y между лопатками расположенного спереди вентилятора, а также пример ужатых профилей предкрылка для разделения потока, причем на чертеже представлен предкрылок в сечении постоянного радиуса.fig. 13 shows a curve of turbulent air flow along the circumferential Y direction between the blades of a forward fan, and an example of compressed slat profiles for flow separation, the drawing showing the slat in a constant radius section.

На фиг.1 схематически изображен турбореактивный двигатель 10 летательного аппарата 100, описанный ниже.Figure 1 schematically shows the turbojet engine 10 of the aircraft 100, described below.

Гондола 12 используется в качестве наружного кожуха для различных компонентов, в том числе для расположенного спереди (слева на фиг.1) и выше по потоку (отметка AM) вентилятора 14.The nacelle 12 is used as an outer casing for various components, including the front (left in figure 1) and upstream (AM mark) fan 14.

Ниже по потоку (отметка AV) от вентилятора 14 воздушный поток (часть которого схематически показана под номером 38 позиции на фиг.4) разделяется с помощью разделительного предкрылка 16 кольцевой стенки 160 на первичный воздушный поток и вторичный воздушный поток. Первичный воздушный поток проходит через внутренний кольцевой воздушный канал или первичный патрубок 18 при поступлении в компрессор 22 низкого давления у впускных направляющих лопаток 24, также называемых первыми лопатками. Вторичный воздушный поток отклоняется разделительным предкрылком 16 в наружный кольцевой воздушный канал 20 (вторичный патрубок) по направлению к выходным направляющим лопаткам 26, также называемым вторыми лопатками, а затем к выпуску двигателя.Downstream (mark AV) from the fan 14, the air stream (part of which is shown schematically at 38 in figure 4) is divided by means of a dividing slat 16 of the annular wall 160 into a primary air stream and a secondary air stream. The primary air flow passes through the internal annular air passage or primary port 18 upon entering the low pressure compressor 22 at the inlet guide vanes 24, also referred to as the first vanes. The secondary air flow is diverted by the splitter slat 16 into the outer annular air channel 20 (secondary nozzle) towards the outlet guide vanes 26, also referred to as the second vanes, and then to the engine outlet.

На фиг.2 более подробно показана передняя часть 161 разделительного предкрылка 16, которая имеет переднюю кромку 164, расположенную дальше всего вверх по потоку, и у которой наружная стенка 162 предкрылка 16 сходится с его внутренней стенкой 163, при этом верхняя стенка 162 образует внутреннюю границу вторичного патрубка 20.Figure 2 shows in more detail the front part 161 of the dividing slat 16, which has a leading edge 164 located farthest upstream, and in which the outer wall 162 of the slat 16 converges with its inner wall 163, while the upper wall 162 forms the inner boundary secondary pipe 20.

В данном описании понятие «осевой» относится ко всему, что проходит вдоль продольной оси (X) вращения рассматриваемой части турбомашины или параллельно ей, при этом данная ось в целом является главной осью вращения турбомашины. Радиальным (ось Z) и окружным называется все, что проходит соответственно в радиальном направлении относительно оси X и вокруг нее. Все, что расположено радиально относительно оси X, является внутренним и наружным, или внешним. Таким образом, внутренняя стенка 163 является радиально внутренней стенкой разделительного предкрылка 16. Кроме того, выражения «выше по потоку» и «ниже по потоку» должны рассматриваться применительно к потоку газов в рассматриваемом турбинном двигателе (его части): данные газы входят выше по потоку и выходят ниже по потоку, в целом циркулируя параллельно вышеуказанной продольной оси вращения.As used herein, "axial" refers to anything that extends along or parallel to the longitudinal axis (X) of rotation of the part of the turbomachine in question, which axis as a whole is the main axis of rotation of the turbomachine. Radial (Z-axis) and circumferential are everything that passes, respectively, in the radial direction relative to the X-axis and around it. Everything that is located radially about the X-axis is internal and external, or external. Thus, the inner wall 163 is the radially inner wall of the separation slat 16. In addition, the expressions "upstream" and "downstream" must be considered in relation to the flow of gases in the considered turbine engine (part thereof): these gases enter upstream and exit downstream, generally circulating parallel to the above longitudinal axis of rotation.

Кроме того, прилагаемые чертежи и относящиеся к ним описания выполнены применительно к обычной ортогональной системе отсчета X-Y-Z с осью X, определенной выше.In addition, the accompanying drawings and descriptions related to them are made in relation to the conventional X-Y-Z orthogonal reference system with the X-axis defined above.

Разделительный предкрылок 16 является полым: наружная поверхность стенки 162 служит радиально внутренней границей наружного кольцевого воздушного канала 20, в который поступает вторичный поток, а внутренняя поверхность стенки 163 служит радиально внешней границей внутреннего кольцевого воздушного канала 18, в который поступает первичный поток.The separating slat 16 is hollow: the outer surface of the wall 162 serves as the radially inner boundary of the outer annular air channel 20 into which the secondary flow enters, and the inner surface of the wall 163 serves as the radially outer boundary of the inner annular air channel 18 into which the primary flow enters.

Нижняя стенка 163 предкрылка 16 образует наружную оболочку компрессора 22 низкого давления.The bottom wall 163 of the slat 16 forms the outer shell of the low pressure compressor 22 .

Хотя осевое смещение (X) впускных направляющих лопаток 24 вниз по потоку от передней кромки 164 предкрылка 16 меньше, чем осевое смещение выпускных направляющих лопаток 26 от указанной кромки 164, участок передней части 161, непосредственно прилегающий к кромке 164 предкрылка 16, является свободным.Although the axial displacement (X) of the inlet guide vanes 24 downstream from the leading edge 164 of the slat 16 is less than the axial displacement of the outlet guide vanes 26 from said edge 164, the portion of the forward portion 161 immediately adjacent to the edge 164 of the slat 16 is free.

Таким образом, для обеспечения эффекта аэроакустического управления путем ограничения шума, создаваемого данной областью, предполагается, что указанная передняя кромка 164 имеет профиль 28 с последовательностью зубцов 30 и впадин 32.Thus, in order to achieve the effect of aeroacoustic control by limiting the noise generated by this area, it is assumed that the specified leading edge 164 has a profile 28 with a sequence of teeth 30 and troughs 32.

Для уменьшения корреляции между источниками шума вдоль передней кромки зубчатого профиля 28, предлагается учесть некоторые или все из трех критериев для зубцов, которые могут быть, среди прочего, синусоидальными или треугольными, как показано на чертежах.To reduce the correlation between noise sources along the leading edge of the tooth profile 28, it is proposed to take into account some or all of the three criteria for the teeth, which may be, among others, sinusoidal or triangular, as shown in the drawings.

• Первый критерий: Полная шкала турбулентности.• First criterion: Full scale turbulence.

Предложено оценивать длину X размаха зубцов и амплитуду h, исходя из интегральных масштабов турбулентности.It is proposed to estimate the length X of the span of the teeth and the amplitude h based on the integral scales of turbulence.

Более конкретно, будем считать, что зубчатый профиль 28 представляет собой волнообразные элементы, которые:More specifically, we will consider that the toothed profile 28 is a wave-like elements, which:

- вдоль направления (L) протяженности передней кромки 164 (фиг.2-3) имеют элементарную геометрическую конфигурацию, которая повторяет саму себя, при этом две одинаковые (или почти одинаковые, когда два последовательных зубца имеют небольшие отклонения в геометрии, составляющие до +/-15%) волнистости двух последовательных элементарных геометрических конфигураций, таких как конфигурации 34, 36 на фиг.5-6, вдоль указанного направления L расположены друг от друга на расстоянии λ, (в метрах) в данном направлении, и - along the direction (L) of the length of the leading edge 164 (figure 2-3) have an elementary geometric configuration that repeats itself, with two identical (or almost identical, when two consecutive teeth have small deviations in geometry, up to +/ -15%) the undulations of two successive elementary geometric configurations, such as configurations 34, 36 in Figs. 5-6, along the indicated direction L are spaced apart from each other by a distance λ, (in meters) in this direction, and

-- имеют максимальную амплитуду h (в метрах), перпендикулярную данному направлению L.-- have a maximum amplitude h (in meters) perpendicular to the given direction L.

Максимальная амплитуда h определяется как максимальное расстояние вдоль оси X между вершиной наиболее выступающего, если таковой имеется, зубца 30 и дном наиболее глубоких, если таковые имеются, впадин 32, как показано на фиг.3, исходя из предположения элементарной геометрической конфигурации с несколькими, предпочтительно двумя волнистостями - двумя различными зубцами 30 и двумя различными впадинами 32, в этом случае λ=λ1+λ2.The maximum amplitude h is defined as the maximum distance along the X-axis between the top of the most protruding, if any, tooth 30 and the bottom of the deepest, if any, depressions 32, as shown in figure 3, based on the assumption of an elementary geometric configuration with several, preferably two undulations - two different teeth 30 and two different depressions 32, in this case λ=λ1+λ2.

В соответствии с данным первым критерием максимальная амплитуда h задана в соответствии с соотношением:In accordance with this first criterion, the maximum amplitude h is given in accordance with the relation:

в пределах 40%, согласно общей формуле:within 40%, according to the general formula:

где

where

(в м/с) - скорость воздушного потока в направлении i, между вентилятором 14 и входными направляющими лопатками 24,

(in m/s) - air flow velocity in direction i, between fan 14 and inlet guide vanes 24,

- расстояние (в метрах) между двумя точками в вихревом следе вентилятора в k-м направлении, и

is the distance (in meters) between two points in the fan wake in the kth direction, and

- интегральный масштаб воздушного потока 38 (фиг.4), создаваемого вентилятором 14 в направлении общей оси машины (фиг.2) или хорды 40 профиля (фиг.3).

- the integral scale of the air flow 38 (figure 4) created by the fan 14 in the direction of the common axis of the machine (figure 2) or the chord 40 of the profile (figure 3).

(*): Для получения более подробной информации или пояснений следует обратиться к формуле (5) и связанными с ней данными, опубликованными в документе конференции Американского института аэронавтики и астронавтики (AIAA) «Взаимодействие аэродинамических профилей, имеющих волнообразную переднюю кромку и анизотропную турбулентность» («Wavy Leading Edge Airfoils Interacting having Anisotropic Turbulence»), AIAA 2017-3370; стр. 4/16. В документе указано, что:

представляет собой i-ю составляющую скорости воздушного потока, r представляет расстояние между двумя точками в k-м направлении, n_k представляет единичный вектор в k-м направлении, а

является оператором усреднения по ансамблю. Следовательно,

- это интегральная шкала длины i-й и j-й составляющих указанной скорости в k-м пространственном направлении.(*): For more details or explanations, please refer to formula (5) and related data published in the American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) Conference Paper "Interaction of Airfoils Having a Wavy Leading Edge and Anisotropic Turbulence" ( "Wavy Leading Edge Airfoils Interacting having Anisotropic Turbulence"), AIAA 2017-3370; page 4/16. The document states that:

represents the i-th component of the airflow velocity, r represents the distance between two points in the k-th direction, n _k represents the unit vector in the k-th direction, and

is the ensemble averaging operator. Consequently,

is the integral length scale of the i-th and j-th components of the indicated speed in the k-th spatial direction.

На основании данных определений размер зубчатости, используемый для оптимизации широкополосного шума профиля 28, должен удовлетворять условиям:Based on these definitions, the jagged size used to optimize the profile 28 broadband noise must satisfy the conditions:

где

представляют интегральные масштабы турбулентного воздушного потока 38 соответственно в направлениях хорды 40 профиля (таким образом, по существу вдоль указанной общей оси) и направлении L протяженности передней кромки 164 (см. фиг.5-8 и 13).where

represent the integral scales of the turbulent air flow 38 respectively in the directions of the chord 40 of the profile (thus essentially along the specified common axis) and the direction L of the extension of the leading edge 164 (see Fig.5-8 and 13).

Данные значения используются для оптимизации снижения широкополосного шума, создаваемого предкрылком 16 в присутствии изотропного турбулентного воздушного потока.These values are used to optimize the reduction of broadband noise generated by the slat 16 in the presence of isotropic turbulent airflow.

Однако можно считать, что это не относится к воздушному потоку или вихревому следу 38 вентилятора 14, фактически не являющемуся изотропно турбулентным при работе вентилятора.However, it can be considered that this does not apply to the air flow or wake 38 of the fan 14, which is not actually isotropically turbulent when the fan is running.

Таким образом, может быть принято решение применить следующий, второй критерий, отдельно или в комбинации с первым критерием, для эффективной адаптации к эксплуатационным особенностям предкрылка, такого как предкрылок 164.Thus, a decision may be made to apply the following second criterion, alone or in combination with the first criterion, to effectively adapt to the performance characteristics of a slat, such as slat 164.

• Второй критерий: уменьшение впадин с максимальным акустическим излучением.• Second criterion: reduction of depressions with maximum acoustic radiation.

Соответственно, предложено уменьшить количество впадин 32 на передних кромках 164, на которые одновременно воздействуют отдельные вихревые следы 38. Таким образом, на фиг.13 можно видеть, что максимальные уровни (зоны I_m) интенсивности (или скорости) I воздушного потока 38 находятся в вихревых следах каждой лопатки 140 вентилятора 14. Данные максимальные уровни непосредственно связаны с амплитудой акустического излучения от предкрылка 16.Accordingly, it is proposed to reduce the number of depressions 32 on the leading edges 164, which are simultaneously affected by individual vortex wakes 38. Thus, in Fig.13 it can be seen that the maximum levels (zones I _m ) of intensity (or speed) I of the air flow 38 are in vortex wakes of each blade 140 of the fan 14. These maximum levels are directly related to the amplitude of acoustic radiation from the slat 16.

Для уменьшения числа впадин 32 предложено, во-первых, применить дополнительное условие к проектированию и конструкции передней кромки 164 зубчатого профиля, чтобы предотвратить по существу одновременное столкновение единичного вихревого следа лопатки 140 вентилятора с двумя впадинами 32, расположенными последовательно в окружном направлении.To reduce the number of troughs 32, it is proposed to first apply an additional condition to the design and construction of the tooth profile leading edge 164 to prevent a single wake vortex of the fan blade 140 from substantially simultaneously colliding with two troughs 32 arranged in series in the circumferential direction.

Данное условие имеет вид λ>е, где е соответствует ширине вихревого следа (воздушного потока 38, создаваемого вентилятором) вниз по потоку от лопатки 140, примерно на ее продолжении (см. фиг.13). Указанную локальную ширину следа вычисляют в точке, соответствующей половине максимальной кинетической энергии Kmax турбулентности, в вихревом следе данной лопатки, обращенной к передней кромке 164 предкрылка 16, как показано на фиг.12. Значение е может быть оценено на основании данных, полученных при испытаниях, или на основании условия

в пределах 40%.This condition has the form λ>e, where e corresponds to the width of the vortex wake (airflow 38 generated by the fan) downstream of the blade 140, approximately on its continuation (see Fig.13). Said local wake width is calculated at the point corresponding to half of the maximum turbulence kinetic energy Kmax in the wake vortex of a given blade facing the leading edge 164 of the slat 16 as shown in FIG. The value of e can be estimated from test data or from the condition

within 40%.

Интегральные масштабы турбулентности также могут быть оценены, исходя из расчетов вычислительной гидродинамики (CFD).Integral turbulence scales can also be estimated from computational fluid dynamics (CFD) calculations.

Во-вторых, предложено дополнительно применить еще одно условие, учитывающее промежуток или расстояние d между двумя лопатками 140 вентилятора, расположенными последовательно в окружном направлении; см. фиг.13, на которой расстояние d определено, как расстояние между двумя задними кромками двух последовательных лопаток вентилятора. Задача состоит в исключении максимального звукового излучения от нескольких впадин 32, обусловленного одновременным воздействием вихревого следа от нескольких лопаток 140 вентилятора. Снижение шума будет менее эффективным, если число лопаток равно числу впадин, излучающих максимальный шум.Secondly, it is proposed to additionally apply another condition, considering the gap or distance d between two fan blades 140 arranged in series in the circumferential direction; see Fig. 13 where the distance d is defined as the distance between the two trailing edges of two successive fan blades. The objective is to eliminate the maximum sound emission from multiple cavities 32 due to the simultaneous effect of the wake vortex from multiple fan blades 140. Noise reduction will be less effective if the number of blades is equal to the number of cavities that emit the maximum noise.

Таким образом, в качестве другого условия для периодичности или промежутка между двумя последовательными зубцами 30, т.е. для указанного расстояния (λ), предложено следующее соотношение:Thus, as another condition for the periodicity or spacing between two successive teeth 30, i. e. for the specified distance (λ), the following relationship is proposed:

при этом:

wherein:

- е представляет ширину (в метрах) турбулентного воздушного потока 38 (в техническом лексиконе называемого «вихревым следом вентилятора»), создаваемого вентилятором ниже по потоку от лопатки 140, причем указанную ширину рассчитывают в точке, где на соответствующую часть образуемого воздушного потока приходится половина максимальной кинетической энергии K_max турбулентности, предпочтительно обращенной (или близкой) к передней кромке предкрылка, см. фиг.13; при этом величина е может быть оценена исходя из условия

в пределах 40% (см. вышеприведенную общую формулу), и- e represents the width (in meters) of the turbulent airflow 38 (called "fan wake" in the technical lexicon) created by the fan downstream of the blade 140, and the indicated width is calculated at the point where the corresponding part of the generated airflow accounts for half of the maximum kinetic energy K_max turbulence, preferably facing (or close) to the leading edge of the slat, see Fig.13; in this case, the value of e can be estimated based on the condition

within 40% (see the above general formula), and

- d представляет расстояние (в метрах) между двумя лопатками 140 вентилятора, расположенными последовательно в окружном направлении, предпочтительно на передней кромке предкрылка (или вблизи нее), см. фиг.13.- d represents the distance (in meters) between two fan blades 140 arranged in series in the circumferential direction, preferably at or near the leading edge of the slat, see FIG.

Параметр «е» предпочтительно вычисляют в точке, наиболее близкой к передней кромке предкрылка.The parameter "e" is preferably calculated at the point closest to the leading edge of the slat.

• Третий критерий: расположение впадин по отношению к входным направляющим лопаткам.• Third criterion: the location of the troughs in relation to the inlet guide vanes.

Обычно поток 38 обходит переднюю кромку 164 по вершинам зубцов 30 и ускоряется вблизи дна впадин 32, см. линии потока, показанные на фиг.9-11.Typically, flow 38 bypasses leading edge 164 over the tops of teeth 30 and accelerates near the bottom of troughs 32, see flow lines shown in FIGS. 9-11.

Таким образом, вместо всех или некоторых из предыдущих условий или в дополнение к ним предложено применить другое условие к проектированию и конструкции передней кромки 164, имеющей зубчатый профиль, а именно условие, заключающееся в том, что число зубцов 30, впадин 32 или периодов (см. λ на фиг.5-8) повторений элементарной геометрической конфигурации по длине (направление L; соответственно, в данном случае периметр) передней кромки 164 зубчатого профиля равно, в пределах 40%, числу первых направляющих лопаток 24.Thus, instead of all or some of the previous conditions, or in addition to them, it is proposed to apply another condition to the design and construction of the leading edge 164 having a toothed profile, namely the condition that the number of teeth 30, troughs 32 or periods (see λ in Fig.5-8) repetitions of the elementary geometric configuration along the length (direction L; respectively, in this case, the perimeter) of the leading edge 164 of the toothed profile is equal, within 40%, to the number of the first guide vanes 24.

Как показано на фиг.9-11, расположение в аэродинамическом выравнивании входных направляющих лопаток 24 с зубцами 30 при условии, что число лопаток 24 и зубцов 30 у передней кромки 164 соответствует вышеуказанному соотношению, также является благоприятным.As shown in FIGS. 9-11, the location in aerodynamic alignment of the inlet guide vanes 24 with teeth 30, provided that the number of vanes 24 and teeth 30 at the leading edge 164 corresponds to the above ratio, is also favorable.

Таким образом, для предотвращения влияния значительных зон турбулентности на переднюю кромку входных направляющих лопаток в зоне корпуса предложено выполнение по меньшей мере некоторых из впадин 32 зубчатого профиля 28 вокруг оси X смещенными под углом (в окружном направлении) относительно углового положения входных направляющих лопаток 24 так, что данные впадины 32 расположены между двумя первыми лопатками 24, следующими друг за другом в окружном направлении, как показано на фиг.9-11.Thus, in order to prevent the influence of significant zones of turbulence on the leading edge of the inlet guide vanes in the housing area, it is proposed that at least some of the recesses 32 of the toothed profile 28 around the X axis are offset at an angle (in the circumferential direction) relative to the angular position of the inlet guide vanes 24 so that that these recesses 32 are located between the first two blades 24 following each other in the circumferential direction, as shown in Fig.9-11.

Как изображено на указанных чертежах, лопатки 24 равномерно расположены в осевом направлении (X) в последовательной группе зубцов 30, более конкретно, каждая лопатка 24 расположена по существу на одной линии вдоль оси X с вершиной зубца 30, который находится перед ней выше по потоку.As shown in these drawings, the blades 24 are evenly spaced in the axial direction (X) in a successive group of teeth 30, more specifically, each blade 24 is located essentially in line along the X axis with the top of the tooth 30, which is in front of it upstream.

На фиг.9 данное выравнивание выполнено параллельно общей оси X. При этом отдельные зубцы 30, каждый из которых имеет вершину 31, симметричны относительно параллели к оси X, причем данная параллель проходит через вершину 31 рассматриваемого зубца 30 (см., например, параллель X1).In FIG. 9, this alignment is parallel to the common axis X. In this case, the individual teeth 30, each having a tip 31, are symmetrical with respect to the parallel to the X axis, this parallel passing through the tip 31 of the tooth 30 in question (see, for example, parallel X1 ).

На фиг.10-11 входные направляющие лопатки 24 наклонены в плоскости X-Y относительно оси X под углом р. Таким образом, зубцы 30, расположенные по окружности вокруг данной оси X, могут быть наклонены под тем же углом β и в том же направлении, что и общая с зубцом лопатка 24. Как вариант, при учете влияния вращения вентилятора 14 (см. стрелку в примере, показанном на фиг.2) зубцы могут быть наклонены в направлении потока, следующего после вентилятора (который, как показано на фиг.10-11, может образовывать угол α с осью X).In Fig.10-11 input guide vanes 24 are inclined in the X-Y plane relative to the X-axis at an angle p. Thus, the teeth 30, arranged in a circle around a given axis X, can be inclined at the same angle β and in the same direction as the blade 24 common with the tooth. Alternatively, taking into account the influence of the rotation of the fan 14 (see arrow in example shown in figure 2), the teeth may be inclined in the direction of the flow following the fan (which, as shown in figures 10-11, may form an angle α with the x-axis).

С учетом первоначальных результатов проведенных испытаний предпочтительным значением угла α и/или β может быть значение от 15° до 60°. Следовательно, значение угла не является ограничением.Given the initial results of the tests carried out, the preferred value of the angle α and/or β may be a value from 15° to 60°. Therefore, the angle value is not a constraint.

Таким образом, как лопатки 24 (их передние кромки), так и зубцы 30 (их передние кромки) фактически в целом обращены к воздушному потоку 38, общая наклонная ориентация U которого является результатом его составляющей Ux в направлении X и составляющей Uy в направлении Y, учитывая заданное направление вращения вентилятора 14 (стрелка S).Thus, both the blades 24 (their leading edges) and the teeth 30 (their leading edges) actually face the air stream 38 as a whole, the general oblique orientation U of which is the result of its component Ux in the X direction and the component Uy in the Y direction, taking into account the given direction of rotation of the fan 14 (arrow S).

Кроме того, отдельные зубцы 30 являются несимметричными в осевом направлении относительно параллели (см. X'1 и Х'2 на фиг.10-11), проведенной к общей оси X также через вершину 31 рассматриваемого зубца.In addition, the individual teeth 30 are axially asymmetrical with respect to a parallel (see X'1 and X'2 in FIGS. 10-11) drawn to the common axis X also through the top 31 of the tooth in question.

Можно считать, что такое расположение имеет двойную цель. Во-первых, оно исключает взаимодействие между ускоренным и турбулентным потоком, возникающим во впадинах 32 и у передней кромки 25 входных направляющих лопаток (фиг.14-16), которое может вносить значительный вклад в широкополосной шум компрессора 22 низкого давления. Во-вторых, данное техническое решение может использоваться для оптимизации воздухозаборника данного компрессора 22 и снижения любых аэродинамических потерь.It can be considered that such an arrangement has a dual purpose. First, it eliminates the interaction between the accelerated and turbulent flow occurring in the troughs 32 and at the leading edge 25 of the inlet guide vanes (FIGS. 14-16), which can contribute significantly to the broadband noise of the low pressure compressor 22. Secondly, this technical solution can be used to optimize the air intake of a given compressor 22 and reduce any aerodynamic losses.

Как изображено на фиг.10-11, отдельные первые входные направляющие лопатки/IGV 24 могут иметь среднюю линию 240 кривизны, проходящую вдоль их хорды, для учета влияния вращения вентилятора 14.As depicted in FIGS. 10-11, the individual first inlet guide vanes/IGVs 24 may have a center line of curvature 240 running along their chord to account for the effect of fan 14 rotation.

В изображенном примере верхняя поверхность 241 обращена в положительном направлении Y, а нижняя поверхность находится с противоположной стороны.In the illustrated example, the top surface 241 faces in the positive Y direction, while the bottom surface is on the opposite side.

При данных условиях, а также для ограничения акустического воздействия на входные направляющие лопатки 24 закрученного воздушного потока, создаваемого, таким образом, вентилятором 14 ниже по потоку, также предложено (как показано на фиг.10-11) ориентировать зубцы 30, расположенные по окружности вокруг общей оси X, в целом в направлении касательной 42 к указанной линии 240 средней кривизны лопаток 24 у их передних кромок 25, чтобы улучшить угол атаки соответствующего потока, находящего на входные направляющие лопатки в непосредственной близости от корпуса главного канала и тем самым ограничить возможные негативные воздействия с точки зрения расслоений и/или падение энергетических показателей указанных лопаток. Под словом «общий» подразумеваются одинаковые углы, с точностью до 40%. Как показано на фиг.10-11, указанная касательная может образовывать ненулевой угол (β) с направлением общей оси (X) турбомашины, которая направлена вниз по потоку, причем указанный угол является острым в направлении потока.Under these conditions, and in order to limit the acoustic effect on the inlet guide vanes 24 of the swirling air flow thus created by the downstream fan 14, it is also proposed (as shown in Figs. common axis X, in general in the direction of the tangent 42 to the specified line 240 of the average curvature of the blades 24 at their leading edges 25, in order to improve the angle of attack of the corresponding flow located on the inlet guide vanes in the immediate vicinity of the main channel body and thereby limit possible negative effects in terms of delaminations and/or a drop in the energy performance of said blades. The word "general" means the same angles, with an accuracy of 40%. As shown in Fig.10-11, the specified tangent may form a non-zero angle (β) with the direction of the common axis (X) of the turbomachine, which is directed downstream, and the specified angle is acute in the direction of flow.

Как видно из чертежей, зубцы 30 систематизированы вдоль общей оси X с их расположением выше по потоку от передних кромок 2 входных направляющих лопаток 24.As can be seen from the drawings, the teeth 30 are systematized along a common axis X with their location upstream from the leading edges 2 of the input guide vanes 24.

Однако для увеличения размера зубцов 30 предложено расположение (все в том же направлении оси X) по меньшей мере некоторых из днищ 320 впадин 32 зубчатого профиля 28 на первой поверхности, которая поперечна указанной оси X, обозначена Y1 на фиг.10 и Y2 на фиг.11 и расположена на том же уровне (фиг.10) или смещена дальше вверх по потоку (AM) или вниз по потоку (AV на фиг.11) относительно второй поверхности, которая также поперечна оси X и обозначена Y1 на фиг.10 и Y'2 на фиг.11 и в которой лежат по меньшей мере некоторые передние кромки 25 лопаток 24. Несмотря на приведенные изображения, все вышесказанное априори не зависит от формы вершин зубцов 30 и днищ 320 впадин 32. Также возможно расположение еще дальше вверх по потоку с обеспечением эффекта, сопоставимого с упомянутым выше.However, in order to increase the size of the teeth 30, it is proposed to arrange (still in the same direction of the X axis) at least some of the bottoms 320 of the troughs 32 of the tooth profile 28 on a first surface that is transverse to said X axis, designated Y1 in FIG. 10 and Y2 in FIG. 11 and is located at the same level (FIG. 10) or displaced further upstream (AM) or downstream (AV in FIG. 11) relative to the second surface, which is also transverse to the X axis and designated Y1 in FIG. 10 and Y '2 in FIG. 11 and in which at least some of the leading edges 25 of the blades 24 lie. Despite the depictions, all of the above is a priori independent of the shape of the tops of the teeth 30 and the bottoms 320 of the troughs 32. It is also possible to locate even further upstream with providing an effect comparable to that mentioned above.

В связи с этим отдельные зубцы 30 и впадины 32 зубчатого профиля 28 имеют волнистую форму с закругленными (фиг.10) или острыми (фиг.11) вершинами для содействия снижению ударного шума от воздушного потока, создаваемого лопастями вентилятора, а в случае волнистой формы - локальному уменьшению концентраций напряжения.In this regard, the individual teeth 30 and cavities 32 of the tooth profile 28 are wavy with rounded (FIG. 10) or sharp (FIG. 11) tops to help reduce impact noise from the airflow generated by the fan blades, and in the case of a wavy shape, local decrease in stress concentrations.

Что касается формы боковых стенок данных зубцов 30 и впадин 32, обозначенных номером 300 позиции на фиг.11, указанные стенки могут в отдельности и частично являться прямолинейными (фиг.11), что соответствует еще одному потенциально эффективному процессу изготовления. Это может обеспечить определенную декорреляцию или фазовый сдвиг между источниками шума вдоль передней кромки.With regard to the shape of the sidewalls of these teeth 30 and cavities 32, indicated by the reference number 300 in Fig.11, these walls can be individually and partially rectilinear (Fig.11), which corresponds to another potentially efficient manufacturing process. This may provide some decorrelation or phase shift between noise sources along the leading edge.

Claims

1. A turbomachine containing a fan located in front (14) and circulating an air flow in it from top to bottom, and the turbomachine has a common axis (X), around which the specified fan can rotate, forming a vortex wake downstream during rotation, while turbomachine contains:

- an annular dividing wall (160) containing a slat (16) designed to separate the air flow after the fan (14) into a primary flow and a secondary flow and having a leading edge,

- the first guide vanes (IGV 24) designed to guide the primary flow (Fp),

- second guide vanes (OGV 26) for directing the secondary flow (Fs),

characterized in that the leading edge of the slat (16) of the annular separating wall (160) has a toothed profile (28) containing a sequence of undulations containing teeth (30) and depressions (32):

- who have:

- an elementary repeating geometric configuration along the direction (L) of the extension of the leading edge, while two identical wavinesses of two successive elementary geometric configurations (34, 36) along the specified direction are located from each other at a distance (λ) in this direction, and

- the maximum amplitude (h) perpendicular to the indicated direction (L) of the extension of the leading edge, and

- which satisfy at least one of the following conditions a), b), c):

a) the maximum amplitude is given in accordance with the relation:

within 40%, according to the formula:

where

--

- integral scale of the length of the air flow (3 8) created by the fan (14) located in front in the direction of the chord (40) of the profile, or in the direction parallel to the common axis (X) of the turbomachine,

--

- air flow velocity (38) in the i (j) direction, between the front fan (14) and the first guide vanes (24, IGV),

-- X - distance along the common axis (X),

-- r - distance between two points in the vortex wake of the fan located in front (14), in the k-th direction,

-- n _k - unit vector in k-direction,

b) distance (λ) corresponds to the following relationship:

e < λ ≤ d - e, where d/λ ≠ 1, 2, 3, …, while:

-- e represents the width of the airflow (38) generated by the front fan (14) in the wake of one of the blades (140) of said fan (14),

-- d represents the distance between two blades (140) located in front of the fan (14) arranged in series in the circumferential direction,

moreover, the specified width e is calculated at the point corresponding to half of the maximum kinetic energy K_max of the turbulence formed in the specified wake; in this case, the value of e is estimated based on the condition

, within 40%, where

- an integral scale of the length of the air flow (38) created by the fan (14) located in front in the circumferential direction of the profile, or the fan in the direction (L) of the extension of the leading edge (164),

c) the number of teeth (30), cavities (32) or periods of repetition of the elementary geometric pattern along the length of the leading edge is equal, within 40%), to the number of first guide vanes (24, IGV).

2. Turbomachine according to claim 1, in which:

- the first guide vanes (24, IGV) are inclined relative to the common axis (X) at an angle β), and

- at least some recesses (32) of the toothed profile (28) around a common axis (X) are offset at an angle relative to the angular position (β) of the first guide vanes (24, IGV) so that at least some of the recesses (32) are located at an angle between two said first guide vanes (24, IGV) following each other in the circumferential direction.

3. Turbomachine according to one of the previous paragraphs, in which:

- the fan (14) located in front is designed to rotate in a given direction (Y) around a common axis (X) in such a way that the air flow (38) after the fan is generally oriented obliquely relative to the specified axis (X) at an angle (α), and

- the teeth are inclined circumferentially around a common axis (X), towards the essentially inclined orientation (α) of the air flow after the fan (14) located in front, generally towards the specified flow.

4. Turbomachine according to one of the previous paragraphs, in which:

- individual first guide vanes (24, IGV) have a center line (240) of curvature and a leading edge (25), and

- individual teeth 30, arranged in a circle around a common axis (X), are generally oriented in the direction of the tangent (42) to the specified center line (240) of the curvature of the first guide vanes (24, IGV), passing along the leading edge (25), moreover, the specified tangent forms a non-zero angle (β) relative to the direction of the common axis (X) of the turbomachine.

5. Turbomachine according to one of the previous paragraphs, in which:

- recesses (32) of the toothed profile (28) have bottoms (320), and

- in the direction of the common axis (X), at least some of the bottoms (320) of the depressions lie on the first surface (Y1, Y2), transverse to the specified common axis (X) and located further downstream or upstream than the second surface (Y'1, Y'2) which is transverse to the common axis (X) and in which at least some of the leading edges (25) of the first guide vanes (24, IGV) lie.

6. Turbomachine according to one of the previous claims, in which the individual teeth (30) and cavities (32) of the gear profile are wavy with rounded or sharp tops (31).

7. Turbomachine according to one of the preceding paragraphs, characterized in that it is designed to propel an aircraft (100).