專利名稱：減少渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中噪聲的翼面表面阻抗的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的零件，尤其是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，其零件帶有減少由所述發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲的裝置。
背景技術(shù)：
由當(dāng)前渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲具有明顯的經(jīng)濟(jì)影響。這是因?yàn)樵谝惶熘校w機(jī)的工作限制在特定的時(shí)間，這可防止24小時(shí)使用貨運(yùn)載體。這種噪聲的相當(dāng)大部分是全音程性質(zhì)的，并可部分地由在該定子和離開上游轉(zhuǎn)子的尾流室(Wakes Shed)之間的不穩(wěn)定的空氣動(dòng)力學(xué)相互作用產(chǎn)生的。當(dāng)增加旁通比時(shí)，風(fēng)扇噪聲可能是占支配地位的噪聲源。
過(guò)去減小風(fēng)扇全音程噪聲(tone noise)的方法包括選擇槳葉/葉片數(shù)日，以切斷該基本模式；增加轉(zhuǎn)子和定子的間隔和在輸入與輸出風(fēng)扇導(dǎo)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(jīng)常采用。導(dǎo)管襯墊的缺點(diǎn)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(duì)平均流量的影響要最小。特別是，在出口導(dǎo)向葉片中旋轉(zhuǎn)的流量不應(yīng)受影響，流量損失也不應(yīng)大幅度增加，因?yàn)檫@樣會(huì)使性能降低。這樣，在授與HO等人的美國(guó)專利6,139,259中所示的出口導(dǎo)向葉片(或支柱)的壓力表面和負(fù)壓表面，在翼而整個(gè)前緣表面上通過(guò)小通道連通的系統(tǒng)不可行，因?yàn)檫@會(huì)改變平均和不穩(wěn)定的負(fù)荷。
因此，希望開發(fā)一種能產(chǎn)生大(可以預(yù)測(cè)的)的不穩(wěn)定負(fù)荷變化，同時(shí)對(duì)穩(wěn)定負(fù)荷影響小的系統(tǒng)。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的是提供一種減少燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一種減少噪聲的裝置可以產(chǎn)生不穩(wěn)定負(fù)荷的大的(可預(yù)測(cè)的改變)，同時(shí)對(duì)穩(wěn)定負(fù)荷影響小的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件。
上述目的可利用根據(jù)本發(fā)明的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件達(dá)到。
根據(jù)本發(fā)明提供了一種可減小渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件。該飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件廣泛地包括第一空氣動(dòng)力學(xué)表面，第二空氣動(dòng)力學(xué)表面，和不改變?cè)摰谝豢諝鈩?dòng)力學(xué)表面和該第二空氣動(dòng)力學(xué)表面之間的壓力差的減少噪聲裝置。
在以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明中，將說(shuō)明修改聲阻，以減少渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲的其他詳細(xì)情況。附圖中相同的符號(hào)表示相同的零件。
附圖簡(jiǎn)述

圖1表示具有減少由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲的裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)零件的第一實(shí)施例；圖2為表示具有減少由燃汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲的裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)零件的第二實(shí)施例；圖3為表示具有減少由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲的裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)零件的第三實(shí)施例。
優(yōu)選實(shí)施例詳述本發(fā)明旨在減少由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)零件產(chǎn)生的噪聲。例如，該噪聲可以由轉(zhuǎn)子尾流與風(fēng)扇出口導(dǎo)向葉片相互作用產(chǎn)生。該噪聲也可由勢(shì)能場(chǎng)(例如聲波)與流動(dòng)通道中的堅(jiān)硬物體的相互作用產(chǎn)生。這些堅(jiān)硬的物體包括導(dǎo)向葉片，支柱，和二分叉器。
現(xiàn)參照附圖，圖1表示具有減少由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲的裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)零件10的第一實(shí)施例。該零件10可以為在發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的一個(gè)葉片或槳葉。從圖1可看出，該零件10具有前緣12，后緣14和從該前緣12延伸至后緣14的第一表面16和第二表面18。每一個(gè)表面16和18有多個(gè)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(gè)單元22。該成形的支承板26可以為由技術(shù)上已知的適當(dāng)?shù)慕饘倩蚍墙饘俨牧现瞥傻奈曇r套。支承板26在弦向變化的形狀使每一個(gè)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(dòng)，并進(jìn)入單元22中。支承板26的存在可防止通過(guò)該零件10的空氣從表面16和18中的一個(gè)表面流至表面16和18中的第一表面。結(jié)果，在該零件10上產(chǎn)生的壓力差不改變。由具有柔順性，電阻和慣性的成分構(gòu)成的該支承板表面27改變?cè)摿慵?0時(shí)沖擊干擾的不穩(wěn)定響應(yīng)。這樣，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整該支承板20的尺寸，可以選擇不穩(wěn)定響應(yīng)，以減小由該零件10散播的聲波的振幅。
雖然已說(shuō)明該支承板26在弦向可以改變，但應(yīng)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(guān)系來(lái)控制表面阻抗。
現(xiàn)參見圖2，當(dāng)該零件為薄的翼面時(shí)(例如在風(fēng)扇出口導(dǎo)向葉片的情況下)使用例如圖1所示的聲學(xué)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(nèi)部增壓室42的一個(gè)風(fēng)扇出口導(dǎo)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(fù)壓表面48上作出孔44。每一個(gè)孔44通過(guò)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(qū)域的最優(yōu)位置可由該葉排的不穩(wěn)定的空氣動(dòng)力學(xué)響應(yīng)確定。由于沒(méi)有從表面46至表面48的通過(guò)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(guò)該增壓室42形成必要的柔順性，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲。
圖3中表示減少噪聲方法的第三實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，由不向上彎的、多孔材料制成的長(zhǎng)度短的板60與發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)方向64平行。與先前的實(shí)施例不同，在該板60的每一側(cè)上的流動(dòng)流現(xiàn)在互相連通。但因?yàn)樵摪?0沿著輸入方向的取向，其對(duì)穩(wěn)定負(fù)荷的影響最小。不穩(wěn)定干擾(例如，由流入的轉(zhuǎn)子尾流引起的干擾)受該板60的阻抗影響很大。這對(duì)不穩(wěn)定的翼面負(fù)荷有影響，因此對(duì)產(chǎn)生的噪聲有影響。盡管與HO等人提出的美國(guó)專利6139259號(hào)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(nèi)(即產(chǎn)生流動(dòng)旋轉(zhuǎn)的區(qū)域內(nèi))，不包含電阻元件。結(jié)果，在該零件的翼面部分上維持壓力等。
這里所述的三個(gè)實(shí)施例表示本發(fā)明的新特點(diǎn)，其中，可以調(diào)節(jié)零件表面阻抗，以改變翼面對(duì)輸入的干擾的不穩(wěn)定響應(yīng)，使散布的聲學(xué)能量比與相似的不可滲透的零件的相同干擾的相互作用所產(chǎn)生的能量低。
顯然，極據(jù)本發(fā)明，為了減少渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲進(jìn)行的聲學(xué)阻抗改變，完全可滿足上述的目的，裝置和優(yōu)點(diǎn)。雖然已根據(jù)具體實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明。但業(yè)內(nèi)人士知道可進(jìn)行各種改變和改進(jìn)。因而，這些改變和改進(jìn)都包括在所附權(quán)利要求書的廣泛范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種減小渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件，所述零件包括一第一空氣動(dòng)力學(xué)表面，一第二空氣動(dòng)力學(xué)表面和不改變?cè)摰谝豢諝鈩?dòng)力學(xué)表面和該第二空氣動(dòng)力學(xué)表面之間的壓力差的減少噪聲的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件，其特征為，所述減少噪聲裝置包括具有多個(gè)單元的所述零件，每一個(gè)所述的單元由所述兩空氣動(dòng)力學(xué)表面中的一個(gè)表面所限界，并具有用于接收流過(guò)所述一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)表面的一部分流體的一個(gè)孔；還包括防止在所述單元中的所述流體從所述一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)表面流至另一個(gè)所述的空氣動(dòng)力學(xué)表面的裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件，其特征為，所述防止流體流動(dòng)的裝置包括被配置在所述兩空氣動(dòng)力學(xué)表面中間的一個(gè)成形的支承零件。
4.如權(quán)利要求2所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件，其特征為，所述零件包括一個(gè)支柱。
5.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件，其特征為，所述減少噪聲裝置包括在所述兩空氣動(dòng)力學(xué)表面的至少一個(gè)表面上的多個(gè)孔；被配置在由所述空氣動(dòng)力學(xué)表面限定的空間中的一個(gè)增壓室；和與所述孔及所述增壓室連接，使流過(guò)所述至少一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)表面的所述一部分流體被引入所述增壓室的至少一個(gè)流體通道。
6.如權(quán)利要求5所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件，其特征為，每一個(gè)所述空氣動(dòng)力學(xué)表面具有與所述增壓室連通的多個(gè)孔。
7.如權(quán)利要求5所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件，其特征為，所述至少一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)表面包括一個(gè)翼面負(fù)壓表面。
8.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件，其特征為，所述零件具有一個(gè)翼面部分，而所述減少噪聲裝置包括一個(gè)與所述翼面部分的前緣連接的多孔零件。
9.如權(quán)利要求8所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件，其特征為，所述零件包括一個(gè)風(fēng)扇出口導(dǎo)向葉片。
10.一種飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括一個(gè)轉(zhuǎn)子；和在所述轉(zhuǎn)下游的一個(gè)零件；所述零件包括一第一空氣動(dòng)力學(xué)表面，一第二空氣動(dòng)力學(xué)表面，和不改變?cè)摰谝豢諝鈩?dòng)力學(xué)表面和該第二空氣動(dòng)力學(xué)表面之間的壓力差的一個(gè)減少噪聲的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征為，所述減少噪聲裝置包括具有多個(gè)單元的所述零件，第一所述單元的由所述兩空氣動(dòng)力學(xué)表面中的一個(gè)表面所限定，并具有用于接收流過(guò)所述一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)表面的一部分流體的一個(gè)孔；還包括防止在所述單元中的所述流體從所述一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)表面流至另一個(gè)所述的空氣動(dòng)力學(xué)表面的裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征為，所述防止流體流動(dòng)的裝置包括被配置在所述兩空氣動(dòng)力學(xué)表面中間的一個(gè)成形的支承零件。
13.如權(quán)利要求10所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征為，所述減少噪聲裝置包括在所述兩空氣動(dòng)力學(xué)表面的至少一個(gè)表面上的多個(gè)孔；被配置在由所述兩空氣動(dòng)力學(xué)表面限定的空間中的一個(gè)增壓室；和與所述孔及所述增壓室連接，使流過(guò)所述至少一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)表面的所述一部分流體被引入所述增壓室的至少一個(gè)流體通道。
14.如權(quán)利要求13所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征為，每一個(gè)所述的空氣動(dòng)力學(xué)表面具有與所述增壓室連通的多個(gè)孔。
15.如權(quán)利要求13所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征為，所述至少一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)表面包括一個(gè)翼面負(fù)壓表面。
16.如權(quán)利要求10所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征為，所述零件具有一個(gè)翼面部分，而所述減少噪聲裝置包括一個(gè)與所述翼面部分的前緣連接的多孔零件。
17.如權(quán)利要求10所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征為，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括一渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明提供了一種帶有幫助減小由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲的零件的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。該零件具有第一空氣動(dòng)力學(xué)表面，第二空氣動(dòng)力學(xué)表面，和不改變?cè)摰谝豢諝鈩?dòng)力學(xué)表面和該第二空氣動(dòng)力學(xué)表面之間的壓力差的減少噪聲系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F04D29/54GK1637246SQ200410102088
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者D·普拉薩德, B·L·莫林, W·K·羅爾德, D·C·馬休斯 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司