減少渦扇發動機中噪聲的翼面表面阻抗的改進的製作方法

2023-05-19 15:36:11 1

專利名稱：減少渦扇發動機中噪聲的翼面表面阻抗的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及在燃氣渦輪發動機中使用的零件，尤其是渦扇發動機，其零件帶有減少由所述發動機產生的噪聲的裝置。
背景技術：
由當前渦扇發動機產生的噪聲具有明顯的經濟影響。這是因為在一天中，飛機的工作限制在特定的時間，這可防止24小時使用貨運載體。這種噪聲的相當大部分是全音程性質的，並可部分地由在該定子和離開上遊轉子的尾流室(Wakes Shed)之間的不穩定的空氣動力學相互作用產生的。當增加旁通比時，風扇噪聲可能是佔支配地位的噪聲源。
過去減小風扇全音程噪聲(tone noise)的方法包括選擇槳葉/葉片數日，以切斷該基本模式；增加轉子和定子的間隔和在輸入與輸出風扇導管中使用吸聲襯套。然而，這些方法中的一些方法可能不是經常採用。導管襯墊的缺點是，明顯降低噪聲所要求的厚度可能很大，使得在高的旁通比下重量增加大。
在尋找旨在降低噪聲的方法中，極其重要的是它們對平均流量的影響要最小。特別是，在出口導向葉片中旋轉的流量不應受影響，流量損失也不應大幅度增加，因為這樣會使性能降低。這樣，在授與HO等人的美國專利6,139,259中所示的出口導向葉片(或支柱)的壓力表面和負壓表面，在翼而整個前緣表面上通過小通道連通的系統不可行，因為這會改變平均和不穩定的負荷。
因此，希望開發一種能產生大(可以預測的)的不穩定負荷變化，同時對穩定負荷影響小的系統。
發明概述因此，本發明的目的是提供一種減少燃氣渦輪發動機的噪聲的飛機發動機零件。
本發明的另一個目的是要提供一種減少噪聲的裝置可以產生不穩定負荷的大的(可預測的改變)，同時對穩定負荷影響小的飛機發動機零件。
上述目的可利用根據本發明的飛機發動機零件達到。
根據本發明提供了一種可減小渦扇發動機的噪聲的飛機發動機零件。該飛機發動機零件廣泛地包括第一空氣動力學表面，第二空氣動力學表面，和不改變該第一空氣動力學表面和該第二空氣動力學表面之間的壓力差的減少噪聲裝置。
在以下結合附圖的詳細說明中，將說明修改聲阻，以減少渦扇發動機的噪聲的其他詳細情況。附圖中相同的符號表示相同的零件。
附圖簡述

圖1表示具有減少由燃氣渦輪發動機產生的噪聲的裝置的發動機零件的第一實施例；圖2為表示具有減少由燃汽渦輪發動機產生的噪聲的裝置的發動機零件的第二實施例；圖3為表示具有減少由燃氣渦輪發動機產生的噪聲的裝置的發動機零件的第三實施例。
優選實施例詳述本發明旨在減少由燃氣渦輪發動機零件產生的噪聲。例如，該噪聲可以由轉子尾流與風扇出口導向葉片相互作用產生。該噪聲也可由勢能場(例如聲波)與流動通道中的堅硬物體的相互作用產生。這些堅硬的物體包括導向葉片，支柱，和二分叉器。
現參照附圖，圖1表示具有減少由燃氣渦輪發動機產生的噪聲的裝置的發動機零件10的第一實施例。該零件10可以為在發動機中使用的一個葉片或槳葉。從圖1可看出，該零件10具有前緣12，後緣14和從該前緣12延伸至後緣14的第一表面16和第二表面18。每一個表面16和18有多個穿孔或小孔20。該零件10由橫向零件24和成形支承板26分割成多個單元22。該成形的支承板26可以為由技術上已知的適當的金屬或非金屬材料製成的吸聲襯套。支承板26在弦向變化的形狀使每一個單元22的深度變化。
在工作中，流體(例如空氣)在表面16和18上流動，並進入單元22中。支承板26的存在可防止通過該零件10的空氣從表面16和18中的一個表面流至表面16和18中的第一表面。結果，在該零件10上產生的壓力差不改變。由具有柔順性，電阻和慣性的成分構成的該支承板表面27改變該零件10時衝擊幹擾的不穩定響應。這樣，通過適當地調整該支承板20的尺寸，可以選擇不穩定響應，以減小由該零件10散播的聲波的振幅。
雖然已說明該支承板26在弦向可以改變，但應指出，該支承板26在跨度方向也可以改變。另外，還可以利用穿孔表面厚度和孔密度/形狀在弦向和跨度方向的依賴關係來控制表面阻抗。
現參見圖2，當該零件為薄的翼面時(例如在風扇出口導向葉片的情況下)使用例如圖1所示的聲學襯墊或支承板可能是不可能的。在這種條件下，希望將柔順性與電阻和慣性分離。圖2表示具有內部增壓室42的一個風扇出口導向葉片40，該增壓室形成柔順性。在翼面壓力表面46和/或翼面負壓表面48上作出孔44。每一個孔44通過一系列分開的流體通道50與該增壓室42連接。如圖2所示穿孔可以限制在該翼面表面46和/或48的小部分上。這些區域的最優位置可由該葉排的不穩定的空氣動力學響應確定。由於沒有從表面46至表面48的通過葉片40的流體通道，因此表面46和48上的壓力差不改變。通過該增壓室42形成必要的柔順性，可以降低發動機的噪聲。
圖3中表示減少噪聲方法的第三實施例。在這個實施例中，由不向上彎的、多孔材料製成的長度短的板60與發動機零件的翼面部分62的前緣61連接。該板60的指向與平均流動方向64平行。與先前的實施例不同，在該板60的每一側上的流動流現在互相連通。但因為該板60沿著輸入方向的取向，其對穩定負荷的影響最小。不穩定幹擾(例如，由流入的轉子尾流引起的幹擾)受該板60的阻抗影響很大。這對不穩定的翼面負荷有影響，因此對產生的噪聲有影響。儘管與HO等人提出的美國專利6139259號所示的裝置表面上類似，但基本的差別是，在該翼面的工作部分內(即產生流動旋轉的區域內)，不包含電阻元件。結果，在該零件的翼面部分上維持壓力等。
這裡所述的三個實施例表示本發明的新特點，其中，可以調節零件表面阻抗，以改變翼面對輸入的幹擾的不穩定響應，使散布的聲學能量比與相似的不可滲透的零件的相同幹擾的相互作用所產生的能量低。
顯然，極據本發明，為了減少渦扇發動機的噪聲進行的聲學阻抗改變，完全可滿足上述的目的，裝置和優點。雖然已根據具體實施例說明了本發明。但業內人士知道可進行各種改變和改進。因而，這些改變和改進都包括在所附權利要求書的廣泛範圍內。
權利要求
1.一種減小渦扇發動機噪聲的飛機發動機零件，所述零件包括一第一空氣動力學表面，一第二空氣動力學表面和不改變該第一空氣動力學表面和該第二空氣動力學表面之間的壓力差的減少噪聲的裝置。
2.如權利要求1所述的飛機發動機零件，其特徵為，所述減少噪聲裝置包括具有多個單元的所述零件，每一個所述的單元由所述兩空氣動力學表面中的一個表面所限界，並具有用於接收流過所述一個空氣動力學表面的一部分流體的一個孔；還包括防止在所述單元中的所述流體從所述一個空氣動力學表面流至另一個所述的空氣動力學表面的裝置。
3.如權利要求2所述的飛機發動機零件，其特徵為，所述防止流體流動的裝置包括被配置在所述兩空氣動力學表面中間的一個成形的支承零件。
4.如權利要求2所述的飛機發動機零件，其特徵為，所述零件包括一個支柱。
5.如權利要求1所述的飛機發動機零件，其特徵為，所述減少噪聲裝置包括在所述兩空氣動力學表面的至少一個表面上的多個孔；被配置在由所述空氣動力學表面限定的空間中的一個增壓室；和與所述孔及所述增壓室連接，使流過所述至少一個空氣動力學表面的所述一部分流體被引入所述增壓室的至少一個流體通道。
6.如權利要求5所述的飛機發動機零件，其特徵為，每一個所述空氣動力學表面具有與所述增壓室連通的多個孔。
7.如權利要求5所述的飛機發動機零件，其特徵為，所述至少一個空氣動力學表面包括一個翼面負壓表面。
8.如權利要求1所述的飛機發動機零件，其特徵為，所述零件具有一個翼面部分，而所述減少噪聲裝置包括一個與所述翼面部分的前緣連接的多孔零件。
9.如權利要求8所述的飛機發動機零件，其特徵為，所述零件包括一個風扇出口導向葉片。
10.一種飛機發動機，它包括一個轉子；和在所述轉下遊的一個零件；所述零件包括一第一空氣動力學表面，一第二空氣動力學表面，和不改變該第一空氣動力學表面和該第二空氣動力學表面之間的壓力差的一個減少噪聲的裝置。
11.如權利要求10所述的飛機發動機，其特徵為，所述減少噪聲裝置包括具有多個單元的所述零件，第一所述單元的由所述兩空氣動力學表面中的一個表面所限定，並具有用於接收流過所述一個空氣動力學表面的一部分流體的一個孔；還包括防止在所述單元中的所述流體從所述一個空氣動力學表面流至另一個所述的空氣動力學表面的裝置。
12.如權利要求11所述的飛機發動機，其特徵為，所述防止流體流動的裝置包括被配置在所述兩空氣動力學表面中間的一個成形的支承零件。
13.如權利要求10所述的飛機發動機，其特徵為，所述減少噪聲裝置包括在所述兩空氣動力學表面的至少一個表面上的多個孔；被配置在由所述兩空氣動力學表面限定的空間中的一個增壓室；和與所述孔及所述增壓室連接，使流過所述至少一個空氣動力學表面的所述一部分流體被引入所述增壓室的至少一個流體通道。
14.如權利要求13所述的飛機發動機，其特徵為，每一個所述的空氣動力學表面具有與所述增壓室連通的多個孔。
15.如權利要求13所述的飛機發動機，其特徵為，所述至少一個空氣動力學表面包括一個翼面負壓表面。
16.如權利要求10所述的飛機發動機，其特徵為，所述零件具有一個翼面部分，而所述減少噪聲裝置包括一個與所述翼面部分的前緣連接的多孔零件。
17.如權利要求10所述的飛機發動機，其特徵為，所述發動機包括一渦扇發動機。
全文摘要
根據本發明提供了一種帶有幫助減小由發動機產生的噪聲的零件的飛機發動機。該零件具有第一空氣動力學表面，第二空氣動力學表面，和不改變該第一空氣動力學表面和該第二空氣動力學表面之間的壓力差的減少噪聲系統。
文檔編號F04D29/54GK1637246SQ200410102088
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月22日 優先權日2003年12月22日
發明者D·普拉薩德, B·L·莫林, W·K·羅爾德, D·C·馬休斯 申請人:聯合工藝公司