[发明专利]齿轮传动气体涡轮引擎

说明书

气体涡轮引擎在使用期间产生噪声，并且产生噪声的一个特别重要的飞行条件是起飞。本发明提供了一种气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎具有高效率以及低噪声，尤其是来自风扇的前部以及驱动该风扇的涡轮的低噪声。为噪声参数NP定义了值，该噪声参数导致气体涡轮引擎具有减小的组合风扇和涡轮噪声。

技术领域

本公开涉及具有改善的噪声特征的气体涡轮引擎。

背景技术

气体涡轮引擎通常经过优化以提供高效率，因为优化通常导致较低的燃料消耗，并因此降低运行成本。然而，由于飞行器噪声可能对社区造成的影响，因此由用于为飞行器供电的气体涡轮引擎产生的噪声是一个重要因素。

就这一点而言，气体涡轮引擎产生的噪声在飞行器噪声中占很大的比例。考虑到诸如频率、绝对水平、音调分量和噪声持续时间的因素，法规定义了“有效感知噪声水平”(EPNL)，它是人耳感知到的所产生的噪声的影响的量度。

涡扇气体涡轮引擎包括多个不同的噪声源。例如，风扇本身是噪声源，并且该风扇噪声可分成两个不同的分量：从引擎的前部沿前向方向发出的分量；以及从引擎的后部沿后向方向发出的分量。另外的噪声源包括(但不限于)来自从引擎排出的射流的噪声、来自在引擎的后部处的涡轮的噪声，以及来自在飞行器上安装引擎的噪声。

希望降低气体涡轮引擎的感知噪声，以便减小噪声对人耳的影响。

发明内容

根据第一方面，提供了一种用于飞行器的气体涡轮引擎，所述气体涡轮引擎包括：

引擎核心，所述引擎核心包括涡轮、压缩机和将所述涡轮连接到所述压缩机的芯轴；

风扇，所述风扇位于所述引擎核心的上游，所述风扇包括多个风扇叶片；和

齿轮箱，所述齿轮箱接收来自所述芯轴的输入并将驱动输出至所述风扇，以便以比所述芯轴低的旋转速度来驱动所述风扇，其中：

经由所述齿轮箱来驱动所述风扇的所述涡轮的任何单个转子级中转子叶片的最小数量为NTURBmin；

所述风扇的直径为φfan(m)；

齿轮箱的齿轮传动比是GR；并且

噪声参数NP被定义为：

其中：

2.4m≤φfan≤4.2m

并且

60m^-1≤NP≤175m^-1

例如，针对相等或更大的推力和/或相等或更大的效率，根据上述方面的气体涡轮引擎可产生比常规引擎更少的噪声。具体地讲，本文所述和/或受权利要求书保护的NP可大于用于常规引擎的NP。

例如，此类引擎可由于相对较低的风扇尖端马赫数而具有低风扇噪声，该风扇尖端马赫数本身的特征在于降低以下值：

此类引擎的涡轮噪声也可能较低。就这一点而言，增加驱动风扇的涡轮的旋转速度以及经由齿轮箱来驱动风扇的涡轮的任何单个转子级中的转子叶片的最小数量中的一者或两者，允许增加由涡轮产生的音调中的至少一些音调的频率(该音调中的至少一些音调可称为基本叶片通过频率)。相对于常规涡轮频率此类增大的频率还可经受大气衰减的增加。因而，人耳对这些音调不太好感知(并且可能至少一些音调根本不被人耳感知)，并且因此在所谓的EPNL计算中这些音调被给予较低的权重，如下文描述(如果频率足够高，甚至零权重)。

因此，涡轮噪声(如人的耳朵感知到的)可通过增加以下值来减小：