[发明专利]采用介质阻挡放电装置处理飞机涡轮发动机排气口所释放声波的方法和装有这种装置的飞机

说明书

技术领域

本发明领域为民用航空学，特别是飞机噪声的产生。

背景技术

众所周知，民用飞机特别是在起飞时所产生的噪音，非常令人烦扰，为了尽力降低这种噪声，人们已经设想了许多改进措施。这种噪声的其中一个主要来源是起飞阶段发动机全功率运行时所产生的喷气。显然，人们已经进行了许多重要的工作，来尽力降低喷气发动机的噪声，诸如，喷管采用锯齿形状的人字形结构(sawtooth-shaped herringbones)，用作喷气发动机主气流的热燃气喷管，或者用作所谓的冷气体的喷管，冷气体来自发动机的副气流。

为了限制机场附近居民所承受的这种令人烦扰的噪声，已经提出了非常严格的标准，在不同距离和相对于跑道的各个方向上，限制飞机周围各个点上的感知噪声。

就可允许最大噪声而言，飞机设计师为获得飞机的适航证明，必须遵守的其中一个特别关键的地方是在距离起飞跑道450米处相对于飞机的侧向位置。外挂架的使用，也就是说，将发动机连接到机翼上的支撑架，会在喷气时局部产生很高的气流扰动，结果，明显增加了发动机的侧向噪声。对于外挂架明显伸出喷气平面之外的布局来讲，这种现象特别严重，而这种布局在当前的民用飞机上非常普遍。

风洞内实体模型上进行的许多计算或测量结果清楚地表明，沿外挂架循环气流和外挂架本身之间相互作用会大大增加扰动级，进而引起噪声级的增加。另外，人们还可注意径向围绕外挂架的喷气角度扩展的重要改进，从而调整沿机翼方向外挂架周围发动机喷气方向。

此外，所获得的经验表明，外挂架的使用，除了会对传统喷气方案声级的增加产生影响外，还会大大降低为减小排气噪声而设置的其它装置的效能，诸如人字形架或布置在喷管上的混合器。

就声学来讲，外挂架的使用会导致适航证明侧向点上喷射噪声的增加，根据所考虑的工作循环周期、外挂架尺寸和喷气几何特性，该喷射噪声范围在2到3.5EPNdB(有效感觉噪声分贝)之间。这些扰动构成了小的漩涡结构，这些漩涡结构会扩大，以低频辐射到涡轮发动机外部而产生噪声。

降低喷气噪声一直是驾驶人员所关注的事情，大家都非常重视降低源处的噪声，即，通过对外挂架周围局部涡旋气流采取措施。看来，在喷管外围上使用微喷的人字形结构来降低噪声最终将是十分重要的。

发明内容

为了消除至少部分上述缺陷，本发明涉及到一种处理飞机涡轮发动机排气口所释放的声波的方法，所述飞机装有一种介质阻挡放电装置，根据该方法，所述装置可沿声波方向来释放电风(electric wind)，从而对声波进行衰减。

根据本发明方法，通过介质阻挡放电装置来监控电风的释放。所释放的电风与发动机声波相互作用，从而对声波进行衰减。介质阻挡放电装置的优点是能够有效地得到控制，从而调节来自涡轮发动机的噪声，所述装置在起飞时接通，在飞行期间断开。

介质阻挡放电装置在启用时本身会引起环境空气离子化，在库仑力的作用下，通过运动量值传递(movement quantity transfer)而引导气流。这种气流称之为电风。

声波与飞机接触而构成漩涡结构，电风与该漩涡结构相互作用，电风防止漩涡结构扩大并产生具有喷气噪声特征的低频噪声。

对于经由外挂架安装在机翼上的发动机来讲，介质阻挡放电装置改善了与外挂架接触时的喷流剪切层，与此同时，衰减了涡轮发动机所释放声波的幅度。

本发明还涉及到一种飞机，这种飞机装有至少一个在排气口释放声波的涡轮发动机，和介质阻挡放电装置，采用这样方案，可沿声波方向来释放电风，从而对声波进行衰减。

优选地，介质阻挡放电装置实际上位于涡轮发动机的下游。这样，可方便地直接衰减来自发动机的声波。

依然优选地，所述涡轮发动机包括主喷气段和副喷气段，所述介质阻挡放电装置实际上位于副喷气段的下游。与外挂架相关的声波从而会被有效衰减。

优选地，介质阻挡放电装置包括第一高压电极和接地的第二电极，二者通过电介质隔开。

根据本发明的一个方面，所述飞机包括至少一个机翼，所述介质阻挡放电装置安装在所述机翼上。为此，所述装置可使布置在所述机翼上的涡轮发动机的声波得以衰减。所述衰减在噪声源附近进行，降低该噪声是非常重要的。优选地，所述装置安装在发动机的下游。