[发明专利]涡轮风扇发动机及其操作方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及涡轮风扇发动机，尤其涉及一种减少涡轮风扇发动机运行噪音水平的方法和设备。

背景技术

涡轮风扇燃气轮机典型地包括风扇装置将空气引导至中心燃气涡轮发动机和旁通管。该中心燃气涡轮发动机包括一个高压压缩机，一个燃烧器，和至少一个涡轮机。压缩机对由风扇装置引导来的空气流进行压缩并将该压缩空气输送至燃烧器并在其中与燃料相混合。然后该混合物被点燃以产生热的燃烧气体。燃烧气体被引导至涡轮机，涡轮机吸取该燃烧气体的能量以驱动压缩机，并同时产生有用功以推动处于飞行中的飞行器。

在操纵过程中，风扇的运行类似于推进器，通过将空气向下游供应至燃气涡轮发动机再将空气通过排气喷嘴加速喷出为飞行器提供推力。同样地，从风扇排出的空气流分为两股各自输送入单独的通道，其分别被称为风扇管道气流和中心管道气流。更特别地，风扇在空气通过风扇管道前给其一个旋转运动。旋转运动可能会在空气被排出排气喷嘴前造成动量损失。因此，至少一些已知的涡轮风扇发动机包括一系列定子叶片以利于减少空气在旁路管道前的旋转运动。但是，空气流对定子叶片的冲击会造成噪音排放的增大。例如，风扇空气以流经叶片的运动速度冲击定子叶片并产生一个频率，该频率常被称为叶片通道频率(BPF)。此外，风扇流的不稳定会与定子互相作用而产生宽带噪声。当具有更高旁通率的更大涡轮风扇发动机被制造出来以满足以较低比耗油水平下产生更大推力要求的需要时，风扇就成为由发动机释放的主要噪音源。由于国际重视的需要，人们为了减少涡轮风扇发动机中的风扇噪音做了一些尝试来限制或减少发动机噪音水平的增加，尤其是机场附近区域。但是，已知的用来解决此问题的尝试包括间接式的补偿方法，这些方法没有直接解决问题的根源并有明显的副作用，例如发动机重量的增加。因此，就有这样一种需要，即在尽可能的减少发动机整体重量情况下维持其期望性能水平的同时，明显减小涡轮风扇发动机的噪音水平。

发明内容

一方面，提供一种操作涡轮风扇发动机的方法。该方法包括设置第一风扇盘，其配置为在第一旋转方向转动；将第一风扇叶片与第一风扇盘相连接，第一风扇叶片包括燕尾榫、与该燕尾榫相连的翼面、和多个列通过燕尾榫延伸的通道；并且引导空气流通过至少一个风扇叶片以使该空气流从翼面的后缘流出从而利于减少涡轮风扇发动机的运行噪音水平。

另一方面，提供一种涡轮风扇发动机风扇叶片。该风扇叶片包括：燕尾榫；与该燕尾榫相连的翼面，该翼面包括一个第～侧壁和一个第二侧壁，该第一和第二侧壁在前缘和轴向后缘处相连接；通过燕尾榫延伸的多个气流通道，气流通道配置为接收压缩空气流和邻近风扇叶片翼面后缘处排放压缩空气。

另一方面，提供一种涡轮风扇发动机装置。涡轮风扇发动机装置包括第一风扇装置和连接到第一风扇装置的涡轮机，该第一风扇装置包括多个风扇叶片，至少一个风扇叶片包括燕尾榫、与该燕尾榫相连接的翼面，该翼面包括一个第一侧壁和一个第二侧壁，该第一侧壁和第二侧壁在一个前缘和轴向后缘处相连接，通过燕尾榫延伸的多个气流通道，气流通道配置为接收压缩空气流和邻近翼面后缘处排放压缩空气。

附图说明

附图1示出了一个示例性的涡轮风扇发动机的截面视图；

附图2示出了附图1所示涡轮风扇发动机的一个部分的截面视图；

附图3示出了可应用于附图1和附图2所示涡轮风扇发动机中的一个示例性风扇叶片的透视图；

附图4示出了另一种可应用于附图1和附图2所示涡轮风扇发动机中的示例性风扇叶片的透视图；

附图5示出了附图3和附图4中的风扇叶片的俯视图；

附图6示出了附图1所示涡轮风扇发动机装置的一个部分的截面视图，其包括在正常运行条件下与附图3和附图4所示类似的风扇叶片；

附图7示出了另一种可应用于附图1和附图2所示涡轮风扇发动机中的示例性风扇叶片的透视图；和

附图8示出了附图1所示涡轮风扇发动机装置的一个部分的截面视图，其包括在正常运行条件下与附图7所示类似的风扇叶片。

具体实施方式