[发明专利]用于从燃气涡轮发动机喷射气体的装置及燃气涡轮发动机

说明书

本发明涉及燃气涡轮发动机降噪领域。

用于诸如飞机或直升机这样的航空器中的燃气涡轮发动机沿着气流方向从上游到下游通常包括：一个或多个压缩机级，燃烧室，一个或多个涡轮级，以及喷射气体的装置，如喷嘴。

对发动机制造商来说，一个困扰已久的问题是如何降低噪音，特别是为了确保乘客和航空器航线下居住的群众的舒适。特别是，直升机在人口密集地区附近飞行，排气喷嘴产生的噪音构成直升机所产生的总噪音的重要组成部分。喷嘴噪音的衰减可以通过使用声学衰减壳体来获得，声学衰减壳体形成喷嘴的内壁，并形成气流的外部围层(envelope)。举例来说，这样的壳体可以包括通向一个或多个共振空腔的穿孔金属板，每组的一个空腔和一个或多个孔形成一个赫姆霍兹(Helmholtz)共振器。举例来说，这些空腔可以具有蜂巢型的结构，或简单地由横向和/或纵向隔板形成。

用于声学衰减或处理的这种壳体通常能够衰减所谓的中声频，例如，其范围为2到5kHz。处理的声音频率特别取决于共振空腔的深度，共振空腔的尺寸为此目的而设置。

更具体地，燃气涡轮发动机产生不同频率的噪音。就用于直升机的燃气涡轮发动机而言，噪音峰值通常可以在第一(低)频率范围中观测到，大约为0.5kHz，以及在第二(中)频率范围中观测到，大约为2kHz。虽然可以通过对共振空腔的尺寸进行设置这样简单的方式来衰减来自第二频率范围的声音，但是由于空间限制，很难衰减来自第一频率范围的声音，因为这种衰减需要使用深度相对于可用体积而言太大的空腔。更具体地，上述低频声音是令人不快的噪音的来源，特别是当直升机起飞时。

本发明的目的为提出用于燃气涡轮发动机的喷嘴，其能够实现对多个频率范围的有效衰减，特别是低频和中频。

本发明特别涉及对来自直升机燃气涡轮发动机喷嘴的噪音进行衰减。但是，申请人的权利范围不限于单一应用，更普遍地，本发明涉及用于从燃气涡轮发动机喷射气体的装置。

因此，本发明涉及用于从燃气涡轮发动机喷射气体的装置，该装置包括外壁和内壁，该外壁和内壁之间限定有气体流，所述内壁形成限定内部空腔的中心体，所述外壁被穿孔并与至少一个外部共振空腔连通，以对第一声音频率范围内的噪音进行衰减，所述装置还包括使所述外部空腔和内部空腔流体连通的元件，该元件穿过气体流延伸，所述内部空腔由此形成对第二声音频率范围内的噪音进行衰减的共振空腔。所述装置特征在于，所述使所述内部空腔和外部空腔流体连通的元件包括径向臂，该径向臂还实现对所述中心体进行机械保持的功能。

通过本发明，可以衰减来自两个声音频率范围的噪音，而不增加位于气流外侧的空腔的体积。因此，在体积相同的情况下，可以对噪音进行衰减，这在现有技术中是不可能的。最后，通过本发明，外部空腔和内部空腔形成单一共振空腔，该单一共振空腔能够处理多个声音频率范围。

根据优选实施方式，臂是中空的，在外壁区域通向外部共振空腔，并在内壁区域通向内部共振空腔。

根据优选实施方式，内壁包括位于其内侧的声学衰减壳体。

根据优选实施方式，第一声音频率范围对应于中频，例如，中心为大约2kMz，第二声音频率范围对应于低频，例如，中心为大约0.5kMz。

值得注意的是，外部空腔和内部空腔能够交替衰减相同的声音频率范围(衰减的频率范围全部或部分重叠)，因此，本发明目的为增加在该范围的衰减效率。

根据优选实施方式，内部空腔和/或外部空腔分开，以调节它们所衰减的频率。换句话说，空腔包括一个或多个隔板，隔板之间的体积可以相同或不同。所述体积尺寸根据欲进行声学处理的频率，通过本领域人员公知的方式确定。

根据实施方式，在本案中，隔板还实现结构功能。

根据优选实施方式，喷射气体的装置为燃气涡轮发动机的气体喷嘴。

本发明还涉及包括如上所述气体喷射装置的燃气涡轮发动机。

通过以下参考附图对本发明优选实施方式进行的描述，可以更清楚的理解本发明，其中：

图1为用于直升机的燃气涡轮发动机的图解截面图，该燃气涡轮发动机具有根据本发明优选实施方式的喷嘴；

图2为图1所示发动机喷嘴的轴向图解截面图；

图3为图2所示喷嘴的从下游侧观察的前视图。