[发明专利]用于涡轮发动机喷嘴的配有侧向鳍部以降低喷气噪声的整流罩

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及减少涡轮机喷嘴的出口处的喷气噪音的领域。本发明更具体地涉及独立流型涡轮机喷嘴的整流罩，该整流罩设置有减少喷气噪音的图案。

背景技术

如今，发动机制造商正面临越来越多的涡轮机声学污染，噪音污染已经成为发动机制造商的重要课题。涡轮机中的噪音源很多，但已经发现喷嘴的出口处的喷气噪音是飞机起飞时的主要噪音。由于权威认证部门日益要求就涡轮机的发声源的认证，因此需要发动机制造商减少涡轮机的噪音，具体地说减少喷嘴出口处的喷气噪音。

通常，涡轮机的独立流喷嘴具有主整流罩、副整流罩和中央主体，主整流罩以涡轮机的纵向轴线为中心，副整流罩同心地布置在主整流罩周围以限定外部流(或冷流)在其中流动的第一环形通道，中央主体同心地布置在主整流罩内部以限定内部流(或热流)在其中流动的第二环形通道，主整流罩延伸至副整流罩之外。

在这种喷嘴中，喷气噪音来自在热流与冷流之间的混合以及在冷流与喷嘴周围的外部空气之间发生的混合。这种噪音是宽频带噪音并且由以下两种声音源产生的：主要在喷嘴附近观察到的来自流间混合的小涡流结构的高频噪音；以及来自距喷嘴远的大涡流结构的低频噪音。

为了减少喷气噪音所采用的一种方法是提高流混合效率。因此，已知的方法有，为喷嘴中的至少一个整流罩提供多个重复图案，这些重复图案分布在整流罩的后缘的整个周部上。将这些图案放置在喷嘴的整流罩的后缘上，在喷嘴附近产生湍流(或涡流)而获得流间混合，更好地分散动能从而降低大涡流(即，主要的噪声源)的湍流强度。

例如，美国专利No.6532729提出了在喷嘴的主整流罩和副整流罩的后缘上安装多个三角形(又称V形)的重复图案，这些三角形重复图案用于增强从各侧流过的气流之间的混合。

具体地说，这些图案用于通过减少喷气噪音的低频成分来增强流之间的混合。然而，这种低频成分的减少是以牺牲涡轮机性能来获得的，这种低频成分的减少量是应该增大的，因此，喷嘴的效率降低。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于通过为能够进一步减少喷气噪音的喷气降噪图案提供特定几何形状以缓解上述缺陷，同时还限制这些图案对喷嘴的空气动力性能的影响。

通过一种用于涡轮机喷嘴的环形整流罩实现了本发明的目的，所述整流罩包括多个图案，所述多个图案布置成从所述整流罩的后缘延伸并且沿周向彼此间隔开，各个图案具有大致多边形形状，所述多边形形状具有底边以及至少一个顶点，所述底边由所述整流罩的后缘的一部分形成，所述顶点是在下游与所述底边间隔开并且通过两个侧边连接到所述底边，其中，根据本发明，各个图案在其各个侧边上包括至少一个鳍部，各个鳍部在相对于径向以在0度至45度范围内的角度倾斜的平面内相对于图案沿径向倾斜。

位于用于减少噪音的多边形图案的侧边上的鳍部提高了这些图案产生湍流的能力，而湍流构成了使在整流罩的两侧流动的流混合的源。相对于三角形图案沿径向倾斜的这些鳍部产生使流向上滚动的步骤，从而增加流之间的混合。

在有利的实施例中，各个鳍部具有上游端和下游端，所述上游端与图案的侧边连接且与图案的底边间隔开的距离至少相当于与所述图案的底边和顶点之间距离的15％，所述下游端与图案的侧边连接且与图案的顶点间隔开的距离至少相当于所述图案的底边和顶点之间距离的15％。鳍部的这种特定布置方式(相对于三角形图案的底边和顶点)用于在图案的出口处产生流的开口，从而限制鳍部的阻力以提高喷嘴的空气动力性能。

根据另一有利实施例，各个鳍部的距图案的相应侧边最远的端部与所述侧边间隔开的距离至少相当于所述图案的底边和顶点之间距离的30％。

每个多边形图案可以具有大致三角形轮廓。同样，各个鳍部可以具有大致三角形轮廓，所述三角形轮廓具有底边和顶点，所述底边由图案的侧边的一部分形成，所述顶点与底边间隔开并通过侧边连接到底边。在这种情况下，各个鳍部的侧边有利地具有弯曲轮廓，而鳍部的顶点是修圆的。

同样，各个图案的侧边有利地具有弯曲轮廓并且图案的顶点是修圆的。

在一个实施例中，各个图案在其各个侧边上包括两个鳍部，一个鳍部相对于图案沿径向向内倾斜，另一个鳍部相对于图案沿径向向外倾斜。

本发明还提供一种涡轮机喷嘴，其中，所述主整流罩和/或所述副整流罩是上文限定的整流罩。

本发明还提供一种涡轮机，所述涡轮机包括至少一个上文限定的整流罩。

附图说明