專利名稱：用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴的配有側(cè)向鰭部以降低噴氣噪聲的整流罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般而言涉及減少渦輪機(jī)噴嘴的出口處的噴氣噪音的領(lǐng)域。本發(fā)明更具體地涉及獨(dú)立流型渦輪機(jī)噴嘴的整流罩，該整流罩設(shè)置有減少噴氣噪音的圖案。
背景技術(shù)：
如今，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商正面臨越來(lái)越多的渦輪機(jī)聲學(xué)污染，噪音污染已經(jīng)成為發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的重要課題。渦輪機(jī)中的噪音源很多，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)噴嘴的出口處的噴氣噪音是飛機(jī)起飛時(shí)的主要噪音。由于權(quán)威認(rèn)證部門日益要求就渦輪機(jī)的發(fā)聲源的認(rèn)證，因此需要發(fā)動(dòng)機(jī)制造商減少渦輪機(jī)的噪音，具體地說(shuō)減少噴嘴出口處的噴氣噪音。通常，渦輪機(jī)的獨(dú)立流噴嘴具有主整流罩、副整流罩和中央主體，主整流罩以渦輪機(jī)的縱向軸線為中心，副整流罩同心地布置在主整流罩周圍以限定外部流(或冷流)在其中流動(dòng)的第一環(huán)形通道，中央主體同心地布置在主整流罩內(nèi)部以限定內(nèi)部流(或熱流)在其中流動(dòng)的第二環(huán)形通道，主整流罩延伸至副整流罩之外。在這種噴嘴中，噴氣噪音來(lái)自在熱流與冷流之間的混合以及在冷流與噴嘴周圍的外部空氣之間發(fā)生的混合。這種噪音是寬頻帶噪音并且由以下兩種聲音源產(chǎn)生的主要在噴嘴附近觀察到的來(lái)自流間混合的小渦流結(jié)構(gòu)的高頻噪音；以及來(lái)自距噴嘴遠(yuǎn)的大渦流結(jié)構(gòu)的低頻噪音。為了減少噴氣噪音所采用的一種方法是提高流混合效率。因此，已知的方法有，為噴嘴中的至少一個(gè)整流罩提供多個(gè)重復(fù)圖案，這些重復(fù)圖案分布在整流罩的后緣的整個(gè)周部上。將這些圖案放置在噴嘴的整流罩的后緣上，在噴嘴附近產(chǎn)生湍流(或渦流)而獲得流間混合，更好地分散動(dòng)能從而降低大渦流(即，主要的噪聲源)的湍流強(qiáng)度。例如，美國(guó)專利No. 6532729提出了在噴嘴的主整流罩和副整流罩的后緣上安裝多個(gè)三角形(又稱V形)的重復(fù)圖案，這些三角形重復(fù)圖案用于增強(qiáng)從各側(cè)流過(guò)的氣流之間的混合。具體地說(shuō)，這些圖案用于通過(guò)減少噴氣噪音的低頻成分來(lái)增強(qiáng)流之間的混合。然而，這種低頻成分的減少是以犧牲渦輪機(jī)性能來(lái)獲得的，這種低頻成分的減少量是應(yīng)該增大的，因此，噴嘴的效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于通過(guò)為能夠進(jìn)一步減少噴氣噪音的噴氣降噪圖案提供特定幾何形狀以緩解上述缺陷，同時(shí)還限制這些圖案對(duì)噴嘴的空氣動(dòng)力性能的影響。通過(guò)一種用于渦輪機(jī)噴嘴的環(huán)形整流罩實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，所述整流罩包括多個(gè)圖案，所述多個(gè)圖案布置成從所述整流罩的后緣延伸并且沿周向彼此間隔開，各個(gè)圖案具有大致多邊形形狀，所述多邊形形狀具有底邊以及至少一個(gè)頂點(diǎn)，所述底邊由所述整流罩的后緣的一部分形成，所述頂點(diǎn)是在下游與所述底邊間隔開并且通過(guò)兩個(gè)側(cè)邊連接到所述底邊，其中，根據(jù)本發(fā)明，各個(gè)圖案在其各個(gè)側(cè)邊上包括至少一個(gè)鰭部，各個(gè)鰭部在相對(duì)于徑向以在0度至45度范圍內(nèi)的角度傾斜的平面內(nèi)相對(duì)于圖案沿徑向傾斜。位于用于減少噪音的多邊形圖案的側(cè)邊上的鰭部提高了這些圖案產(chǎn)生湍流的能力，而湍流構(gòu)成了使在整流罩的兩側(cè)流動(dòng)的流混合的源。相對(duì)于三角形圖案沿徑向傾斜的這些鰭部產(chǎn)生使流向上滾動(dòng)的步驟，從而增加流之間的混合。在有利的實(shí)施例中，各個(gè)鰭部具有上游端和下游端，所述上游端與圖案的側(cè)邊連接且與圖案的底邊間隔開的距離至少相當(dāng)于與所述圖案的底邊和頂點(diǎn)之間距離的15%，所述下游端與圖案的側(cè)邊連接且與圖案的頂點(diǎn)間隔開的距離至少相當(dāng)于所述圖案的底邊和頂點(diǎn)之間距離的15%。鰭部的這種特定布置方式(相對(duì)于三角形圖案的底邊和頂點(diǎn))用于在圖案的出口處產(chǎn)生流的開口，從而限制鰭部的阻力以提高噴嘴的空氣動(dòng)力性能。根據(jù)另一有利實(shí)施例，各個(gè)鰭部的距圖案的相應(yīng)側(cè)邊最遠(yuǎn)的端部與所述側(cè)邊間隔開的距離至少相當(dāng)于所述圖案的底邊和頂點(diǎn)之間距離的30%。每個(gè)多邊形圖案可以具有大致三角形輪廓。同樣，各個(gè)鰭部可以具有大致三角形輪廓，所述三角形輪廓具有底邊和頂點(diǎn)，所述底邊由圖案的側(cè)邊的一部分形成，所述頂點(diǎn)與底邊間隔開并通過(guò)側(cè)邊連接到底邊。在這種情況下，各個(gè)鰭部的側(cè)邊有利地具有彎曲輪廓， 而鰭部的頂點(diǎn)是修圓的。同樣，各個(gè)圖案的側(cè)邊有利地具有彎曲輪廓并且圖案的頂點(diǎn)是修圓的。在一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)圖案在其各個(gè)側(cè)邊上包括兩個(gè)鰭部，一個(gè)鰭部相對(duì)于圖案沿徑向向內(nèi)傾斜，另一個(gè)鰭部相對(duì)于圖案沿徑向向外傾斜。本發(fā)明還提供一種渦輪機(jī)噴嘴，其中，所述主整流罩和/或所述副整流罩是上文限定的整流罩。本發(fā)明還提供一種渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)包括至少一個(gè)上文限定的整流罩。


從下文參考附圖所進(jìn)行的描述中可以理解到本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，這些附圖示出了不具有限制性特征的實(shí)施例。在附圖中圖1是在本發(fā)明實(shí)施例中配有整流罩的渦輪機(jī)噴嘴的示意性透視圖；圖2是圖1整流罩的噴氣降噪圖案的放大圖；圖3和圖4分別是圖2圖案的側(cè)視圖和平面圖；圖5和圖6分別是本發(fā)明另一實(shí)施例的整流罩的降噪圖案的剖視圖和側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式圖1是渦輪機(jī)的獨(dú)立流噴嘴10的極其示意性的透視圖。噴嘴10具有繞縱向軸線X-X軸對(duì)稱的形狀，并且通常由主整流罩14、副整流罩16 和中央主體18形成，這三個(gè)部件均以噴嘴縱向軸線X-X為中心。主整流罩14大致呈圓筒形或截頭圓錐形并且沿著噴嘴的軸線X-X延伸。中央主體18同心地布置在主整流罩14內(nèi)并且端部為大致圓錐形部分。副整流罩16也大致呈圓筒形或截頭圓錐形，在與主整流罩14同心的同時(shí)圍繞主整流罩14并且也沿著噴嘴的縱向軸線X-X延伸。主整流罩14在縱向上延伸至副整流罩16下游。在圖1的實(shí)施例中應(yīng)該觀察到，噴嘴10的中央主體18是外部類型的，即中央主體 18沿縱向延伸至主整流罩14的后緣1 之外。然而，本發(fā)明同樣可適用于內(nèi)部類型的獨(dú)立流噴嘴，在這種類型的噴嘴中，主整流罩的后緣沿縱向延伸至中央主體之外以將其完全覆蓋。類似地，本發(fā)明還可以應(yīng)用于所謂的“混合流”噴嘴，在這種類型的噴嘴中，副整流罩的后緣沿縱向延伸至主整流罩的后緣之外。以這種方式限定的獨(dú)立流噴嘴借助于支撐吊架20緊固在機(jī)翼(在附圖中未示出) 下方，支撐吊架20與噴嘴的副整流罩16接合并且延伸到副整流罩內(nèi)，并延伸至主整流罩 14。噴嘴10的元件的同心組裝首先可以在主整流罩14與副整流罩16之間限定用于來(lái)自渦輪機(jī)且稱為次流或冷流的氣流的第一環(huán)形通道22，其次可以在主整流罩14與中央主體18之間限定用于來(lái)自渦輪機(jī)且還稱為主流或熱流的內(nèi)部氣流的第二環(huán)形通道對(duì)。流入這兩個(gè)環(huán)形通道22和M中的主流和次流在主整流罩14的后緣1 混合在一起。類似地，次流與圍繞噴嘴的外部氣流在副整流罩16的后緣16a混合。噴嘴10的兩個(gè)整流罩14和16中至少一個(gè)具有多個(gè)重復(fù)圖案沈，重復(fù)圖案沈用于降低噴嘴的出口處的噴氣噪音。在圖1的實(shí)施例中，噴氣降噪圖案沈布置在主整流罩14上。然而，噴氣降噪圖案 26同樣可以只布置在副整流罩16上，或者，當(dāng)然也可以布置在噴嘴的主整流罩和副整流罩上。噴氣降噪圖案沈布置成在主整流罩14的后緣1 上延伸并且沿周向彼此規(guī)則地間隔開。噴嘴降噪圖案26可以分布在主整流罩的整個(gè)圓周上或只分布在圓周的一部分上。各個(gè)降噪圖案呈現(xiàn)大致多邊形的輪廓，多邊形的輪廓具有底邊和至少一個(gè)頂點(diǎn)， 所述底邊由整流罩14的后緣1 的一部分形成，所述頂點(diǎn)在底邊的下游與底邊間隔開且通過(guò)兩個(gè)側(cè)邊連接到底邊。因此，在圖1至圖6的實(shí)施例中，各個(gè)降噪圖案沈大致呈三角形輪廓，該三角形輪廓具有底邊^(qū)a以及頂點(diǎn)^b，頂點(diǎn)26b在底邊^(qū)a的下游與底邊間隔開且通過(guò)兩個(gè)側(cè)邊 26c連接到底邊。自然地，可以為降噪圖案沈的輪廓設(shè)想出其它多邊形。因此，它們呈現(xiàn)梯形輪廓并且具有底邊以及均通過(guò)側(cè)邊連接至底邊的兩個(gè)頂點(diǎn)。在圖2中更詳細(xì)地示出，各個(gè)降噪圖案沈的側(cè)邊26c有利地呈現(xiàn)彎曲輪廓，并且頂點(diǎn)26b優(yōu)選地是修圓的。根據(jù)本發(fā)明，各個(gè)降噪圖案沈的各個(gè)側(cè)邊^(qū)c包括至少一個(gè)相對(duì)于降噪圖案徑向傾斜的鰭部28。如圖3所示，降噪圖案沈布置成從主整流罩14沿軸向延伸，其中，鰭部28沿徑向朝向主整流罩內(nèi)部?jī)A斜，即，它們穿入熱流在其中流動(dòng)的第二通道M中。自然地，鰭部可以同樣沿徑向朝向主整流罩外部?jī)A斜，即它們可以穿入冷流在其中流動(dòng)的第一通道22中。因此，如圖4所示，降噪圖案的各個(gè)鰭部觀位于優(yōu)選地以角度α相對(duì)于徑向δ 傾斜的平面P內(nèi)，角度α在0度至45度的范圍內(nèi)。因此，鰭部觀沿著隆起部(或突出角度)連接至降噪圖案的側(cè)邊。降噪圖案沈的鰭部觀具有多個(gè)幾何特征。具體地說(shuō)，有利地，各個(gè)鰭部具有上游端30a和下游端30b，上游端30a將鰭部連接至降噪圖案的對(duì)應(yīng)側(cè)邊26c且與降噪圖案的底邊^(qū)a間隔開距離dl，該距離dl至少相當(dāng)于降噪圖案的底邊26a與頂點(diǎn)26b之間距離D 的15%，下游端30b連接至降噪圖案的側(cè)邊，下游端30b與降噪圖案的頂點(diǎn)間隔開距離d2， 該距離d2至少相當(dāng)于圖案的底邊與頂點(diǎn)之間距離D的15%。換句話說(shuō)，降噪圖案的側(cè)邊^(qū)c的幾何輪廓首先在從降噪圖案的底邊26a起到沿軸向向下游延伸對(duì)應(yīng)于距離D的至少15%的距離的區(qū)域內(nèi)保持不變，然后在從降噪圖案的頂點(diǎn)26b起到沿軸向向上游延伸對(duì)應(yīng)于上述距離D的至少15%的距離的區(qū)域內(nèi)保持不變。 因此，位于降噪圖案的側(cè)邊處的鰭部觀不會(huì)顯著增加阻力，從而限制其對(duì)噴嘴的空氣動(dòng)力性能的任何影響。優(yōu)選地，各個(gè)鰭部28本身具有大致三角形輪廓，且具有底邊28a和頂點(diǎn)^b，底邊 28a由降噪圖案的側(cè)邊^(qū)c的一部分形成，頂點(diǎn)與底邊間隔開并且通過(guò)側(cè)邊28c連接到底邊。在這種情況下，并且對(duì)于降噪圖案沈的輪廓，鰭部的側(cè)邊28c有利地具有各種彎曲輪廓，各個(gè)鰭部的頂點(diǎn)28b優(yōu)選地是修圓的。自然地，可以為鰭部設(shè)想出其它幾何形狀。因此， 可替換地，它們可以是矩形的。根據(jù)本發(fā)明的另一有利的特征，各個(gè)鰭部觀距降噪圖案沈的相應(yīng)側(cè)邊26c最遠(yuǎn)的端部(即，鰭部在呈三角形時(shí)的頂點(diǎn)^b)與側(cè)邊^(qū)c間隔開的距離d3對(duì)應(yīng)于與降噪圖案的底邊26a和頂點(diǎn)26b之間距離D的至少30%。參考圖5和圖6，下面描述用于渦輪機(jī)噴嘴整流罩的降噪圖案沈’的另一實(shí)施例。該降噪圖案沈’與上文所述的降噪圖案的不同之處在于其具有位于各側(cè)邊26’ c 的兩個(gè)鰭部觀’，兩個(gè)鰭部相對(duì)于降噪圖案沿徑向傾斜。更具體地說(shuō)，這些鰭部觀’中的一個(gè)鰭部沿徑向朝向整流罩14內(nèi)傾斜(S卩，穿入熱流在其中流動(dòng)的第二通道24中)，而另一個(gè)鰭部沿徑向朝同一整流罩外部?jī)A斜(即，穿入冷流在其中流動(dòng)的第一通道22)。此外，與上文所述的另一實(shí)施例中的情況相同，這些鰭部觀，布置成首先在從各個(gè)降噪圖案的底邊26’ a起到沿徑向向下游延伸對(duì)應(yīng)于距離D的至少15%的距離的區(qū)域中， 其次在從各個(gè)降噪圖案的頂點(diǎn)起到沿徑向向上游延伸對(duì)應(yīng)于距離D的至少15%的距離的區(qū)域中，降噪圖案的各個(gè)側(cè)邊26’ c的幾何輪廓保持不變。最后，參考另一個(gè)實(shí)施例描述的降噪圖案的優(yōu)點(diǎn)同樣適用于該實(shí)施例的降噪圖案。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪機(jī)噴嘴(10)的環(huán)形整流罩(14、16)，所述整流罩包括多個(gè)圖案06、 26’)，所述多個(gè)圖案布置成從所述整流罩的后緣(14a、16a)延伸并且沿周向彼此間隔開， 各個(gè)圖案具有大致三角形輪廓，所述三角形輪廓具有底邊06a、26’a)以及頂點(diǎn)Q6b、 26’ b)，所述底邊由所述整流罩的后緣的一部分形成，所述頂點(diǎn)是輪廓的在下游距所述底邊最遠(yuǎn)的點(diǎn)并且通過(guò)兩個(gè)側(cè)邊06c、26’ c)連接到所述底邊，所述整流罩的特征在于，各個(gè)圖案的各側(cè)邊包括至少一個(gè)鰭部(觀、28’)，各個(gè)鰭部在相對(duì)于徑向(δ)以O(shè)度至45度范圍內(nèi)的角度傾斜的平面(P)內(nèi)相對(duì)于所述圖案沿徑向傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流罩，其中，各個(gè)鰭部具有上游端(30a)和下游端(30b)， 所述上游端與圖案的側(cè)邊連接且與圖案的底邊間隔開的距離(dl)至少相當(dāng)于所述圖案的底邊和頂點(diǎn)之間距離⑶的15%，所述下游端與圖案的側(cè)邊連接且與圖案的頂點(diǎn)間隔開的距離(d2)至少相當(dāng)于所述圖案的底邊和頂點(diǎn)之間距離⑶的15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的整流罩，其中，各個(gè)鰭部(觀、28’)距圖案(沈、26’ )的相應(yīng)側(cè)邊06c、26’c)最遠(yuǎn)的端部與相應(yīng)側(cè)邊間隔開的距離(d3)至少相當(dāng)于所述圖案的底邊和頂點(diǎn)之間距離⑶的30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的整流罩，其中，各個(gè)鰭部Q8J8’)具有大致三角形輪廓，所述三角形輪廓具有底邊08a)和頂點(diǎn)08b)，所述鰭部的底邊由圖案Q6J6’) 的側(cè)邊06c、26’c)的一部分形成，所述鰭部的頂點(diǎn)08b)與所述鰭部的底邊間隔開并且通過(guò)鰭部的側(cè)邊08c)連接到所述鰭部的底邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的整流罩，其中，各個(gè)鰭部Q8J8’)的側(cè)邊08c)具有彎曲輪廓，所述彎曲輪廓具有修圓的頂點(diǎn)08b)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的整流罩，其中，各個(gè)圖案Q6J6’)的側(cè)邊06c、 26’ c)具有彎曲輪廓并且頂點(diǎn)Q6b、26’ b)是修圓的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的整流罩，其中，各個(gè)圖案06’)的各側(cè)邊Q6’c) 包括兩個(gè)鰭部08’)，所述鰭部中的一個(gè)相對(duì)于圖案沿徑向向內(nèi)傾斜，所述鰭部中的另一個(gè)相對(duì)于圖案沿徑向向外傾斜。
8.一種渦輪機(jī)噴嘴(10)，其具有主整流罩(14)和副整流罩(16)，所述主整流罩(14) 沿所述噴嘴的縱向軸線(X-X)布置，所述副整流罩(16)圍繞所述主整流罩(14)同心地布置，所述噴嘴的特征在于，所述主整流罩(14)和/或所述副整流罩(16)是根據(jù)權(quán)利要求1 至7中任一項(xiàng)所述的整流罩。
9.一種渦輪機(jī)，其包括噴嘴(10)，所述噴嘴具有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的整流罩(14、16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于渦輪機(jī)噴嘴(10)的環(huán)形整流罩(14)，所述整流罩包括多個(gè)圖案(26)，所述多個(gè)圖案布置成從所述整流罩的后緣(14a)延伸并且沿周向彼此間隔開。各個(gè)圖案具有大致多邊形輪廓，所述多邊形輪廓具有底邊(26a)以及至少一個(gè)頂點(diǎn)(26b)，所述底邊由所述整流罩的后緣的一部分形成，所述頂點(diǎn)是在下游與所述底邊間隔開并且通過(guò)兩個(gè)側(cè)邊(26c)連接到所述底邊，各個(gè)圖案在其各側(cè)邊上包括至少一個(gè)鰭部(28)，各個(gè)鰭部在相對(duì)于徑向以在0度至45度的范圍內(nèi)的角度傾斜的平面內(nèi)相對(duì)于圖案沿徑向傾斜。
文檔編號(hào)F02K1/38GK102439282SQ201080022287
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者卡邁勒·齊蓋, 貝奈德塔·奎瑞 申請(qǐng)人:斯奈克瑪