[发明专利]包括用于减小噪声的末端轮廓的翼型件及其制造方法

说明书

关于联邦资助研究或开发的声明

本发明是根据美国运输部联邦航空管理局授予的DTFAWA-10-C-00046而在政府支持下完成的。政府对本发明有某些权利。

技术领域

本文介绍的实施例大体涉及构造成减小噪声的空气动力学表面，并且更具体而言，涉及空气动力学表面(诸如翼型件)上的用于减小噪声的末端部分的构造。

背景技术

诸如(但不限于)风力涡轮机、航空器机身、航空器发动机、燃气涡轮发动机和蒸汽涡轮发动机的包括空气动力学表面的至少一些已知的机器包括多个固定的和/或旋转的翼型件，翼型件会经受由于上游物体(诸如上游叶片排或不稳定的输入空气流)产生的冲击尾流和漩涡。上游产生的尾流和漩涡传送到下游，在下游，它们可冲击在下游翼型件的前缘上。在一种情况下，上游物体在相对于彼此运动的下游翼型件上引起的尾流冲击是在涡轮机应用中产生的空气动力学噪声和航空力学载荷的主要源。

特别感兴趣的是已经开发的无涵道对转发动机，诸如GE 36发动机，其常常称为无涵道风扇(UDF)或螺桨风扇发动机。在一些已知的无涵道对转发动机中，由于上游旋转翼型件的尾流冲击在位于下游的逆向旋转的翼型件的前缘上，可产生噪声。在其它已知情况中，由于上游定子构件的尾流冲击在构件的下游的旋转的翼型件的前缘上，可产生噪声。

由航空器发动机产生的噪声可受到国际和本地法令约束，从而产生平衡燃料效率和排放与噪声污染的需要。在涡轮机应用中产生的空气动力学噪声和航空力学载荷的主要源是来自上游叶片排的尾流对相对于彼此运动的下游叶片排或导叶的作用。如前面指示的那样，示例包括与下游逆向旋转风扇叶片相互作用的风扇尾流和漩涡，借此开式转子噪声可由前-后转子的相互作用产生。另外，感兴趣的是由于定子导叶尾流冲击在下游转子叶片上而引起的涡轮机噪声。翼型件的前缘上的冲击尾流可导致从涡轮机中发出的噪声增大，以及叶片排上的航空力学载荷潜在地增大。减小由冲击在翼型件上的这些不稳定的尾流产生的噪声的至少一些已知的方法包括增大上游物体或翼型件与下游翼型件之间的距离。这个增大的距离会混合尾流，并且从而减小促使下游翼型件的末端漩涡不稳定地运动的尾流的幅度。但是，增大上游物体(诸如另一个翼型件)和下游翼型件之间的距离可提高发动机的大小、重量和成本，并且从而降低发动机的效率和性能。

发明内容

根据一个示例性实施例，公开一种翼型件。该翼型件包括：根部部分和末端部分，其中，末端部分构造成从根部部分沿径向向外延伸；吸力侧和压力侧，它们在前缘和后缘处联接在一起，后缘沿弦向与前缘间隔开且在前缘的下游；多个弦区段，其具有弦长，并且在翼型件的前缘和后缘之间沿弦向方向延伸，并且在根部部分和末端部分之间沿着翼型件的长度沿翼展方向间隔开；以及末端轮廓，其限定在末端部分处沿着弦长的至少一部分从前缘延伸的渐缩坡度，其中，末端轮廓构造成降低翼型件的末端部分附近的不稳定高压。

根据另一个示例性实施例，公开一种风扇组件。该风扇组件包括：盘；以及联接到盘上的多个风扇叶片，多个风扇叶片中的各个叶片包括：翼型件部分，其包括在前缘和后缘处联接在一起的吸力侧和压力侧，后缘沿弦向与前缘间隔开且在前缘的下游；多个弦区段，其具有弦长，并且在翼型件的前缘和后缘之间沿弦向方向延伸，并且在根部部分和末端部分之间沿着翼型件的长度沿翼展方向间隔开；以及末端轮廓，其限定在末端部分处沿着弦长的至少一部分从前缘延伸的渐缩坡度，其中，末端轮廓构造成降低翼型件的末端部分附近的不稳定高压。

根据另一个示例性实施例，公开一种无涵道对转风扇发动机。无涵道对转风扇发动机包括：无涵道风扇区段，其包括第一风扇叶片排和在后部沿轴向与第一风扇叶片排间隔开的第二风扇叶片排，第二风扇叶片排包括多个翼型件，各个翼型件包括：根部部分和末端部分，其中，末端部分构造从根部部分沿径向向外延伸；吸力侧和压力侧，它们在前缘和后缘处联接在一起，后缘沿弦向与前缘间隔开且在前缘的下游；多个弦区段，其具有弦长，并且在翼型件的前缘和后缘之间沿弦向方向延伸，并且在根部部分和末端部分之间沿着翼型件的长度沿翼展方向间隔开；以及末端轮廓，其限定在末端部分处沿着弦长的至少一部分从前缘延伸的渐缩坡度，其中，末端轮廓构造成降低翼型件的末端部分附近的不稳定高压。