專利名稱：采用介質(zhì)阻擋放電裝置處理飛機渦輪發(fā)動機排氣口所釋放聲波的方法和裝有這種裝置的飛機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明領(lǐng)域為民用航空學，特別是飛機噪聲的產(chǎn)生。
背景技術(shù)：
眾所周知，民用飛機特別是在起飛時所產(chǎn)生的噪音，非常令人煩擾，為了盡力降低這種噪聲，人們已經(jīng)設(shè)想了許多改進措施。這種噪聲的其中ー個主要來源是起飛階段發(fā)動機全功率運行時所產(chǎn)生的噴氣。顯然，人們已經(jīng)進行了許多重要的工作，來盡力降低噴氣發(fā)動機的噪聲，諸如，噴管采用鋸齒形狀的人字形結(jié)構(gòu)(sawtooth-shaped herringbones),用作噴氣發(fā)動機主氣流的熱燃氣噴管，或者用作所謂的冷氣體的噴管，冷氣體來自發(fā)動機的副氣流。
為了限制機場附近居民所承受的這種令人煩擾的噪聲，已經(jīng)提出了非常嚴格的標準，在不同距離和相對于跑道的各個方向上，限制飛機周圍各個點上的感知噪聲。就可允許最大噪聲而言，飛機設(shè)計師為獲得飛機的適航證明，必須遵守的其中一個特別關(guān)鍵的地方是在距離起飛跑道450米處相對于飛機的側(cè)向位置。外掛架的使用，也就是說，將發(fā)動機連接到機翼上的支撐架，會在噴氣時局部產(chǎn)生很高的氣流擾動，結(jié)果，明顯增加了發(fā)動機的側(cè)向噪聲。對于外掛架明顯伸出噴氣平面之外的布局來講，這種現(xiàn)象特別嚴重，而這種布局在當前的民用飛機上非常普遍。風洞內(nèi)實體模型上進行的許多計算或測量結(jié)果清楚地表明，沿外掛架循環(huán)氣流和外掛架本身之間相互作用會大大增加擾動級，進而引起噪聲級的増加。另外，人們還可注意徑向圍繞外掛架的噴氣角度擴展的重要改進，從而調(diào)整沿機翼方向外掛架周圍發(fā)動機噴氣方向。此外，所獲得的經(jīng)驗表明，外掛架的使用，除了會對傳統(tǒng)噴氣方案聲級的增加產(chǎn)生影響外，還會大大降低為減小排氣噪聲而設(shè)置的其它裝置的效能，諸如人字形架或布置在噴管上的混合器。就聲學來講，外掛架的使用會導致適航證明側(cè)向點上噴射噪聲的増加，根據(jù)所考慮的工作循環(huán)周期、外掛架尺寸和噴氣幾何特性，該噴射噪聲范圍在2到3. 5EPNdB(有效感覺噪聲分貝)之間。這些擾動構(gòu)成了小的漩渦結(jié)構(gòu)，這些漩渦結(jié)構(gòu)會擴大，以低頻輻射到渦輪發(fā)動機外部而產(chǎn)生噪聲。降低噴氣噪聲一直是駕駛?cè)藛T所關(guān)注的事情，大家都非常重視降低源處的噪聲，即，通過對外掛架周圍局部渦旋氣流采取措施?？磥?，在噴管外圍上使用微噴的人字形結(jié)構(gòu)來降低噪聲最終將是十分重要的。

發(fā)明內(nèi)容
為了消除至少部分上述缺陷，本發(fā)明涉及到一種處理飛機渦輪發(fā)動機排氣ロ所釋放的聲波的方法，所述飛機裝有一種介質(zhì)阻擋放電裝置，根據(jù)該方法，所述裝置可沿聲波方向來釋放電風(electric wind),從而對聲波進行衰減。根據(jù)本發(fā)明方法，通過介質(zhì)阻擋放電裝置來監(jiān)控電風的釋放。所釋放的電風與發(fā)動機聲波相互作用，從而對聲波進行衰減。介質(zhì)阻擋放電裝置的優(yōu)點是能夠有效地得到控制，從而調(diào)節(jié)來自渦輪發(fā)動機的噪聲，所述裝置在起飛時接通，在飛行期間斷開。介質(zhì)阻擋放電裝置在啟用時本身會引起環(huán)境空氣離子化，在庫侖カ的作用下，通過運動量值傳遞(movement quantity transfer)而引導氣流。這種氣流稱之為電風。聲波與飛機接觸而構(gòu)成漩渦結(jié)構(gòu)，電風與該漩渦結(jié)構(gòu)相互作用，電風防止漩渦結(jié)構(gòu)擴大并產(chǎn)生具有噴氣噪聲特征的低頻噪聲。對于經(jīng)由外掛架安裝在機翼上的發(fā)動機來講，介質(zhì)阻擋放電裝置改善了與外掛架接觸時的噴流剪切層，與此同時，衰減了渦輪發(fā)動機所釋放聲波的幅度。本發(fā)明還涉及到ー種飛機，這種飛機裝有至少ー個在排氣ロ釋放聲波的渦輪發(fā)動機，和介質(zhì)阻擋放電裝置，采用這樣方案，可沿聲波方向來釋放電風，從而對聲波進行衰減。 優(yōu)選地，介質(zhì)阻擋放電裝置實際上位于渦輪發(fā)動機的下游。這樣，可方便地直接衰減來自發(fā)動機的聲波。依然優(yōu)選地，所述渦輪發(fā)動機包括主噴氣段和副噴氣段，所述介質(zhì)阻擋放電裝置實際上位于副噴氣段的下游。與外掛架相關(guān)的聲波從而會被有效衰減。優(yōu)選地，介質(zhì)阻擋放電裝置包括第一高壓電極和接地的第二電極，二者通過電介質(zhì)隔開。根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，所述飛機包括至少ー個機翼，所述介質(zhì)阻擋放電裝置安裝在所述機翼上。為此，所述裝置可使布置在所述機翼上的渦輪發(fā)動機的聲波得以衰減。所述衰減在噪聲源附近進行，降低該噪聲是非常重要的。優(yōu)選地，所述裝置安裝在發(fā)動機的下游。優(yōu)選地，所述機翼包括較高表面和較低表面，所述機翼包括將渦輪發(fā)動機連接到所述機翼上的緊固裝置，該緊固裝置位于其中一個所述表面上，所述介質(zhì)阻擋放電裝置安裝在所述緊固裝置所位于的機翼的所述表面上。介質(zhì)阻擋放電裝置面對渦輪發(fā)動機安裝，從而在噪聲源附近直接衰減聲波。當發(fā)動機所釋放的聲波與機翼該表面接觸時，介質(zhì)阻擋放電裝置會釋放電風，該電風衰減所述聲波的幅度。依然優(yōu)選地，所述介質(zhì)阻擋放電裝置安裝在所述機翼內(nèi)，這樣，該機翼的外表面是連續(xù)的。有利的是，介質(zhì)阻擋放電裝置的安裝不會改變機翼的尺寸，因而仍保持其氣動カ特性。根據(jù)本發(fā)明的另ー個方面，所述飛機包括至少ー個機翼和一個將渦輪發(fā)動機連接到所述機翼上的外掛架，所述介質(zhì)阻擋放電裝置安裝在所述外掛架上。


通過閱讀如下參照附圖給出的說明，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點會顯現(xiàn)出來，所述附圖給出的為非限定性示例，附圖如下圖I為根據(jù)本發(fā)明的飛機的透視圖，其中，介質(zhì)阻擋放電裝置安裝在機翼較下表面內(nèi)。圖2為根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)阻擋放電裝置的剖面示意他。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的飛機ー個機翼的剖面示意圖，其中，介質(zhì)阻擋放電裝置安裝在飛機機翼下表面內(nèi)。
具體實施例方式圖I示出了雙路式渦輪發(fā)動機1，在這種發(fā)動機中，主氣流(或稱熱氣流)和副氣流(或稱冷氣流)都是在渦輪發(fā)動機排氣ロ排出。特別是，渦輪發(fā)動機I包括副氣流11外整流罩、主氣流12外整流罩和排氣錐體13。后者與主氣流12外整流罩一起限定了主氣流噴管區(qū)域。副氣流噴管布置在副氣流11外整流罩和主氣流12外整流罩之間，向副噴管開□。渦輪發(fā)動機I通過支撐外掛架2與飛機機翼3構(gòu)成ー個整體，外掛架用來吊掛渦輪發(fā)動機1，此處所示為機體整鑄式發(fā)動機。參照圖1，這種外掛架根據(jù)渦輪發(fā)動機軸線從上向下縱向延伸，包括固定到飛機機翼3上的上部和固定到渦輪發(fā)動機I上的下部，所述固定到飛機上的部分位于所述固定到渦輪發(fā)動機部分的下游。 如圖I所示，渦輪發(fā)動機I安裝在飛機機翼3上游，外掛架2上部下表面包括渦輪發(fā)動機固定裝置，即所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的接頭和連接桿形式的固定裝置。同樣，外掛架2下游部分的上表面包括機翼3的固定裝置，也是所屬領(lǐng)域人員所熟知的接頭和連接桿形式的固定裝置。根據(jù)本發(fā)明，飛機機翼3帶有介質(zhì)阻擋放電裝置4，采用這種布局時，可釋放電風，從而衰減聲波。例如，參照圖2，介質(zhì)阻擋放電裝置4整體設(shè)計，呈長方形平板的形式，包括第一高壓電極41和第二電極42，此處所示第二電極接地，兩個電極通過電介質(zhì)43隔開，從而產(chǎn)生放電，可電離介質(zhì)阻擋放電裝置4表面的環(huán)境空氣。在庫侖布力的作用下，這種空氣離子化可通過運動量值傳遞來引起稱之為電風的氣流。介質(zhì)阻擋放電裝置4可阻擋氣動力外形周圍的氣流。介質(zhì)阻擋放電裝置4又稱之為等離子體執(zhí)行裝置。介質(zhì)阻擋放電裝置4通電流，電流強度是可變的。在控制供電電流(脈沖，幅度等)的特性的同時，介質(zhì)阻擋放電裝置4所釋放的電風的特性也可得以控制。電風可以修正所述裝置附近的氣流，從而有利于分離過程，或者可改善邊界層的再固定過程。這樣，電風與聲波在與外掛架或飛機機翼接觸時所形成的渦旋結(jié)構(gòu)相互作用，所述電風防止渦旋結(jié)構(gòu)擴大并產(chǎn)生具有噴流噪聲特征的低頻噪聲。參照圖2，介質(zhì)阻擋放電裝置4進ー步包括測量所述裝置4表面氣流壓力的壓カ傳感器44，45。借助于這些傳感器45，46時，介質(zhì)阻擋放電裝置4可使電風(強度等)隨著所測氣流變化情況而得以調(diào)節(jié)。根據(jù)所測氣流變化情況，邊界層的再固定和分離過程可以被控制。參照圖I和圖3，介質(zhì)阻擋放電裝置4安裝在飛機機翼3下表面上，以便對安裝在機翼3下方發(fā)動機I所釋放的聲波進行衰減。此處，介質(zhì)阻擋放電裝置4安裝在所述機翼3內(nèi)，這樣，機翼3外表面是連續(xù)的。換句話說，參照圖3，機翼3內(nèi)設(shè)有腔室，可安裝介質(zhì)阻擋放電裝置4，使得所述裝置4外表面與機翼3外表面相連，從而保持了機翼3的氣動カ特性。在該示例中，介質(zhì)阻擋放電裝置4位于機翼3內(nèi)，但是，不言而喻，它也可以安裝在所述機翼3上。介質(zhì)阻擋放電裝置4可以包括多個電極41，42，其尺寸、表面和布置都取決于所述裝置在飛機上的位置。另外，施加到介質(zhì)阻擋放電裝置4上的電流可以變化，從而形成所需的電風。根據(jù)優(yōu)選的實施例，介質(zhì)阻擋放電裝置具有可釋放電風的布局，所述電風彼此不同相，從而可在寬頻帶上衰減聲波。在釋放電風的同時，來自渦輪發(fā)動機的渦旋的形成受到了限制，因為渦旋在向下循環(huán)時會擴大。于是，有效地保護飛機不受渦旋的影響，從而抑制了一個很重要的噪聲源。根據(jù)圖中未示的一個實施例，介質(zhì)阻擋放電裝置4安裝在飛機外掛架2上，以衰減來自發(fā)動機的聲波。這樣，直接限制了外掛架2對所產(chǎn)生噪聲的影響。與渦輪發(fā)動機噴氣流相互作用而產(chǎn)生噪聲的區(qū)域局部得到保護，且又不會影響發(fā)動機氣動力性能。不言而喻， 介質(zhì)阻擋放電裝置4可以直接安裝到外掛架2內(nèi)，這樣外掛架的外表面是連續(xù)的。優(yōu)選地，介質(zhì)阻擋放電裝置4在起飛時接通，以衰減渦輪發(fā)動機的噪聲，使得所輻射的噪聲級滿足當前標準。優(yōu)選地，為了限制功率消耗，介質(zhì)阻擋放電裝置4在飛行時一特別是巡航速度時一可斷開。
權(quán)利要求
1.一種處理飛機渦輪發(fā)動機排氣口處所釋放聲波的方法，所述飛機包括介質(zhì)阻擋放電裝置(4)，按照這種方法，所述裝置(4)沿聲波方向釋放電風，從而對聲波進行衰減。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述方法實施的飛機，包括至少一個在排氣口處釋放聲波的渦輪發(fā)動機(I)，和一個介質(zhì)阻擋放電裝置(4)，采用這種布局，可沿聲波方向釋放電風，從而衰減聲波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛機，其特征在于，所述介質(zhì)阻擋放電裝置(4)包括第一高壓電極(41)和接地的第二電極(42)，二者之間由電介質(zhì)(43)隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求2到3任一項所述的飛機，其特征在于，所述飛機包括至少一個機翼(3)，介質(zhì)阻擋放電裝置(4)就安裝在所述機翼(3)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛機，其特征在于，所述機翼(3)包括上表面和下表面，所述機翼(3)包括連接渦輪發(fā)動機到所述機翼(3)上的固定裝置，位于所述其中一個表面上，介 質(zhì)阻擋放電裝置(4)就安裝在所述固定裝置所位于的機翼(3)的該表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4到5任一項所述的飛機，其特征在于，所述介質(zhì)阻擋放電裝置(4)安裝到機翼⑶內(nèi)，這樣，機翼⑶的外表面是連續(xù)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求2到6任一項所述的飛機，其特征在于，介質(zhì)阻擋放電裝置(4)軸向位于渦輪發(fā)動機(I)的下游。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的飛機，其特征在于，渦輪發(fā)動機(I)包括主噴氣段和副噴氣段，所述介質(zhì)阻擋放電裝置(4)軸向位于所述副噴氣段的下游。
9.根據(jù)權(quán)利要求2到3任一項所述的飛機，其特征在于，所述飛機包括至少一個機翼(3)和一個將渦輪發(fā)動機連接到所述機翼(3)上的外掛架(2)，介質(zhì)阻擋放電裝置(4)安裝在所述外掛架(2)上。
全文摘要
一種處理飛機渦輪發(fā)動機(1)排氣口處所釋放聲波的方法，所述飛機裝有一種介質(zhì)阻擋放電裝置(4)，按照這種方法，所述裝置(4)工作時可沿聲波方向釋放電風，從而衰減聲波。另外，本發(fā)明還涉及裝有這種介質(zhì)阻擋放電裝置(4)的飛機。
文檔編號G10K11/178GK102859582SQ201180020654
公開日2013年1月2日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者亞歷山大·阿爾佛雷德·加斯頓·威列敏 申請人:斯奈克瑪