[发明专利]风扇降噪装置及包含其的航空发动机

说明书

本发明公开了一种风扇降噪装置及包含其的航空发动机，所述风扇降噪装置设在机匣内，通过所述风扇降噪装置的气流进入风扇，所述风扇降噪装置包括内表面流道和降噪声衬，所述内表面流道设在所述机匣的内表面；所述降噪声衬设在所述内表面流道上，所述降噪声衬包括共振腔、背板和双斜面导声装置，所述双斜面导声装置为锯齿型或波浪型。双斜面导声装置为锯齿型或波浪型可以加速将低频大尺度脉动流体结构破碎为更易耗散的高频小尺度脉动流体结构，背板和不同高度的共振腔整体作用，形成创新的降噪作用。锯齿型双斜面导声装置设计，改变通过小孔进入的噪声的声传播路径，且每个共振腔的高度都不一样，形成宽频降噪效果。

技术领域

本发明涉及一种风扇降噪装置及包含其的航空发动机。

背景技术

2007年国际民航组织(ICAO)公布的数据显示，当年航空的旅客发送量达到了20亿人次以上，民用航空开始进入喷气式飞机时代，航空运输事业迅猛发展。随着航空运输业的快速发展，也带来了一些社会问题，其中非常突出的一端流失机场周围的噪声污染。随着公众对噪声问题的关注，各国政府和航空组织都制定了一系列的标准，严格限定运营飞机的噪声等级，并规定只有噪声达标的机型，才能取得该国颁发的通行证，并允许在其领空飞跃及降落。飞机噪声已经成为评价飞机性能、决定市场竞争力的一个重要因素。

飞机噪声主要包括发动机噪声和机体噪声，其中发动机噪声主要包括喷流噪声、风扇噪声、涡轮噪声等。八十年代后，随着航空发动机涵道比的不断提高预高效的消声短舱的应用，发动机噪声得到了有效的控制。但即使是大涵道比涡轮风扇发动机，在飞机的起飞阶段，风扇噪声依然占据着重要地位。因此风扇噪声依然是现代大涵道比涡扇发动机的主要噪声源之一，如何降低发动机的风扇噪声是目前发动机降噪技术的研究重点问题。

当风扇叶尖速度超声时，会产生额外的激波噪声，激波噪声一端出现，就会成为风扇噪声的主要成分。随叶尖马赫数的增加，激波噪声能量呈非线性的增加。涡扇发动机普遍采用叶尖超音设计，风扇激波噪声成为影响发动机整机噪声的主要因素，对适航噪声和舱内噪声有显著影响。

目前控制激波噪声的主要手段有合理设置叶片数、敷设降噪声衬和使用弯掠叶片。其中使叶片通过频率(BPF)低于截止频率已经成为低噪声风扇设计的一个重要指标；而声衬一方面增加发动机的重量，另一方面对于低模态的激波噪声的吸声效果并不理想；国内外开展了大量低噪声弯掠叶片的实验和机理研究，但受气动性能和结构强度等的限制，遇到了瓶颈，降噪效果已十分有限，所以亟需探究新的风扇激波噪声降噪技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中声衬和弯掠叶片降噪效果不理想的问题，提供一种风扇降噪装置及包含其的航空发动机。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种风扇降噪装置，所述风扇降噪装置设在机匣内，通过所述风扇降噪装置的气流进入风扇，所述风扇降噪装置包括：

内表面流道，所述内表面流道设在所述机匣的内表面；

降噪声衬，所述降噪声衬设在所述内表面流道上，所述降噪声衬包括共振腔、背板和双斜面导声装置，所述双斜面导声装置为锯齿型或波浪型。

本技术方案中，双斜面导声装置为锯齿型或波浪型可以加速将低频大尺度脉动流体结构破碎为更易耗散的高频小尺度脉动流体结构，加速风扇激波噪声的非线性衰减过程。双斜面导声装置为锯齿型或波浪型还可以控制激波，激波遇到锯齿型双斜面导声装置，其表面的激波会被削弱，部分激波会被锁在锯齿或波浪结构中，风扇激波噪声在机匣内表面流道中传播时被截止，无法向前传播出去。同时背板和不同高度的共振腔整体作用，形成创新的降噪作用。

较佳地，所述内表面流道设在所述风扇的叶片前缘与所述风扇的进气道喉道之间，所述内表面流道的长度在0.5m到1m之间。