Устройство для звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе
Устройство для звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе содержит в канале наружного контура двигателя кольцевые трактовые стенки с полостями вне тракта и звукопоглощающие конструкции, размещённые в этих полостях. Каждая из звукопоглощающих конструкций выполнена в виде ряда кольцевых резонаторных камер, преимущественно Гельмгольца. Звукопоглощающие конструкции в полостях вне тракта выполнены в виде ряда заполнителей, поперечное сечение каждого из которых представляет фигуру с замкнутым в меридианном сечении двигателя контуром, преимущественно в форме четырехугольника. Число поверхностей стыка между заполнителями в полости вне тракта на единицу меньше числа заполнителей в этой полости. Каждый из заполнителей скреплен одной стороной с перфорированной трактовой стенкой и с соответствующей стороной смежного заполнителя. Отношение площадей облицовок звукопоглощающими конструкциями в полостях вне тракта внешних трактовых стенок канала наружного контура двигателя к площадям облицовок звукопоглощающими конструкциями в полостях вне тракта внутренних стенок этого канала равно (0,9…1,1)·
, где
- акустический параметр канала наружного контура двигателя, соответствующий логарифмическому масштабу 5 децибел. Изобретение позволит повысить эффективность звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе без потерь его тяги, снизить шум двигателя, а также довести до минимума потери давления. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

, где
- акустический параметр канала наружного контура двигателя, соответствующий логарифмическому масштабу 5 дБ. Глубина полостей вне тракта для размещения в них звукопоглощающих конструкций составляет (1,6...10)
oт толщины трактовой стенки, площадь перфорации составляет 0,10...0,12 от площади облицовки звукопоглощающими конструкциями трактовой стенки, а диаметр перфорации составляет (0,4...0,8)
от толщины трактовой стенки. Заполнители в полости вне тракта размещены двумя коаксиальными рядами, меньшие стороны поперечного сечения каждой пары заполнителей разных рядов расположены в одной плоскости, по меньшей мере большая сторона каждого ряда заполнителя выполнена перфорированной, а объемы резонаторных камер заполнителей внутреннего ряда в целое число раз или в
раз превышают объемы резонаторных камер заполнителей внешнего ряда. Заполнители в полости вне тракта выполнены составными в окружном направлении и скреплены с трактовыми стенками, стенками в полости вне тракта и соединительными фланцами. Площадь перфорации на трактовой стенке в целое число раз или в
раз превышает площадь перфорации на стенке, разделяющей первый и второй ряды заполнителя. Отношение общей площади облицовки звукопоглощающими конструкциями в полостях вне тракта канала наружного контура двигателя к площади сечения горла самолетного воздухозаборника и, соответственно, к площади сопла двигателя составляет (1,95...3,05)
.Выполнение звукопоглощающих конструкций в полостях вне тракта в виде ряда заполнителей, поперечное сечение каждого из которых представляет фигуру с замкнутым в меридианном сечении двигателя контуром, преимущественно в форме четырехугольника, число поверхностей стыка между заполнителями в полости вне тракта на единицу меньше числа заполнителей в этой полости, каждый из заполнителей одной стороной скреплен с перфорированной трактовой стенкой и с соответствующей стороной смежного заполнителя, обеспечивает возможность оптимизации различных форм элементов звукопоглощающих конструкций к акустической настройке резонаторных камер Гельмгольца для звукопоглощения тонального шума вентилятора, адаптированных одновременно к акустической настройке этих камер для звукопоглощения комбинационного и широкополосного шумов вентилятора. Это обеспечивает высокую эффективность максимального поглощения звука в диапазоне частот 1250...5000 Гц дискретных гармоник тонального шума вентилятора в условиях высоких уровней звукового давления (до 160 дБ), высокоскоростного потока (до 200 м/с) без снижения тяги двигателя.При отношении площадей облицовок звукопоглощающими конструкциями в полостях вне тракта внешних трактовых стенок канала наружного контура двигателя к площадям облицовок звукопоглощающими конструкциями в полостях вне тракта внутренних стенок этого канала, равном (0,9...1,1)
, обеспечивается снижение амплитуды колебаний поперек проницаемых трактовых стенок, обладающих акустическим сопротивлением, т.е. через перфорацию. Это уменьшает толщину пограничных с трактовыми стенками слоев, уменьшает турбулентность пограничных слоев и не увеличивает потерь давления, вызванных "запиранием" канала наружного контура двигателя в условиях повышенного уровня звукового давления. Такое выполнение конструкции обеспечивается путем многоярусного расположения внешних трактовых стенок в полостях вне тракта преимущественно в местах прохождения "тяг" подвески двигателя к пилону, реверса и панелей сопла.При глубине полостей вне тракта для размещения в них звукопоглощающих конструкций, составляющей (1,6...10)
от толщины трактовой стенки, площади перфорации, составляющей 0,10...0,12 от площади облицовки звукопоглощающими конструкциями трактовой стенки, а также при диаметре перфорации, составляющем (0,4...0,8)
от толщины трактовой стенки, обеспечивается возможность оптимизации различных форм элементов звукопоглощающих конструкций, адаптированных одновременно к тональному и к комбинационному шуму вентилятора при взлете и посадке самолета, что расширяет диапазон звукопоглощения и обеспечивает более эффективное акустическое зонирование (окресностей аэропортов).Размещение заполнителей в полости вне тракта двумя коаксиальными рядами, при этом меньшие стороны поперечного сечения каждой пары заполнителей разных рядов расположены в одной плоскости, по меньшей мере большая сторона каждого ряда заполнителя выполнена перфорированной, а объемы резонаторных камер заполнителей внутреннего ряда в целое число раз или в
раз превышают объемы резонаторных камер заполнителей внешнего ряда, расширяет возможности применения при других частотах и другой ширине полос для демпфирования звуковой энергии за счет более эффективной настройки полостей вторичного резонанса (наружного ряда резонаторных камер) и дополнительного уменьшения потерь давления вблизи перфорации, вызываемых высокочастотными колебаниями тонального шума вентилятора.Выполнение заполнителей в полости вне тракта составными в окружном направлении и скрепленными с трактовыми стенками, стенками в полости вне тракта и соединительными фланцами позволяет упростить технологию изготовления и снизить стоимость звукопоглощающих конструкций за счет упрощенного удаления упругоэластичной формующей оснастки из заполнителей, изготовленных преимущественно из полимерных композиционных материалов.При площади перфорации на трактовой стенке в целое число раз или в
раз превышающей площадь перфорации на стенке, разделяющей первый и второй ряды заполнителя, обеспечивается расширение диапазона поглощения звука в диапазоне частот 1000...7000 Гц дискретных гармоник тонального шума вентилятора и суммарного шума двигателя.При отношении общей площади облицовки звукопоглощающими конструкциями в полостях вне тракта канала наружного контура двигателя к площади сечения горла самолетного воздухозаборника и, соответственно, к площади сопла двигателя, составляющего (1,95...3,05)
, обеспечивается снижение тонального шума вентилятора в самом источнике - двухконтурном турбореактивном двигателе, а также одновременно снижается широкополосный шум вентилятора. Это объясняется резонансным затуханием косых отраженных звуковых волн в резонансных звукопоглощающих конструкциях рядов заполнителей за счет определенного расположения перфорации на проницаемых трактовых стенках, обладающих акустическим сопротивлением. Это объясняется также теорией глушения шума в каналах с импедансными границами, ламинаризацией обтекания, демфированием пограничного слоя и уменьшением внутренних потерь.На фиг.1 изображен двигатель ПС-90А в гондоле.На фиг.2 - элемент I трактовых стенок канала наружного контура.На фиг.3 - вариант элемента I трактовых стенок канала наружного контура с двухярусным расположением звукопоглощающих конструкций в полостях вне тракта.На фиг.4 - вариант элемента I трактовых стенок канала наружного контура с двухярусным расположением звукопоглощающих конструкций, скрепленных с соединительными фланцами в полостях вне тракта.На фиг.5 - структура шума двигателя ПС-90А.На фиг.6 - запасы по шуму двигателя ПС-90А для различных самолетов (до использования заявляемого изобретения).Устройство для звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе содержит в канале наружного контура 1 двигателя 2 кольцевые трактовые стенки 3, 4, полости вне тракта 5, 6, звукопоглощающие конструкции 7, 8 в полостях вне тракта 5, 6 (см. фиг.1). Каждая звукопоглощающая конструкция 7, 8 в каждой полости вне тракта 5, 6 выполнена в виде ряда кольцевых резонаторных камер 9, преимущественно камер Гельмгольца (см. фиг.2). Двигатель 2 размещен в гондоле 10 и соединен на входе 11 с воздухозаборником 12 самолета, а на выходе 13 ограничен реактивным соплом 14 (см. фиг.1). Звукопоглощающие конструкции 7, 8 в полостях вне тракта 5, 6 выполнены в виде ряда заполнителей 15, 16, 17 и других, поперечное сечение каждого из которых представляет фигуру с замкнутым в меридианном сечении двигателя 2 контуром 18, преимущественно в форме четырехугольника (см. фиг.2). Число поверхностей стыка 19 между заполнителями 15, 16, 17 и др. в полости вне тракта 5 или 6 на единицу меньше числа заполнителей 15, 16 17 и др. в этой полости 5 или 6 (см. фиг.2). Каждый из заполнителей 15, 16, 17 одной стороной 20 скреплен с перфорированной трактовой стенкой 3 или соответственно 4, по меньшей мере одной из других сторон 21 скреплен с соответствующей стороной 19 смежного заполнителя 15, 16, 17 и др. (см. фиг.2). Отношение площади облицовки звукопоглощающими конструкциями 7, 8 в полостях вне тракта 5, 6 внешних трактовых стенок 3 канала наружного контура 1 двигателя 2 к площади облицовки звукопоглощающими конструкциями 7, 8 в полостях вне тракта 5, 6 внутренних стенок 4 этого канала 1 равно (0,9...1,1)
, где
- акустический параметр канала наружного контура двигателя, соответствующий логарифмическому масштабу 5 дБ. Глубина 22 полостей вне тракта 5, 6 для размещения в них звукопоглощающих конструкций 7, 8 составляет (1,6....10)
от толщины 23 трактовой стенки 3, 4 (см. фиг.2). Площадь перфорации 24 составляет 0,10...0,12 от площади 25 облицовки звукопоглощающими конструкциями 7, 8 трактовой стенки 3 или 4 (см. фиг.2). Диаметр перфорации 24 составляет (0,4...0,8)
от толщины 23 трактовой стенки 3 или 4 (см. фиг.2). Заполнители 15, 16, 17 и др. в полости вне тракта 5 или 6 размещены двумя коаксиальными рядами 26 и 27 (см. фиг.3). Меньшие стороны 28 поперечного сечения каждой пары заполнителей 15, 16, 17 и др. разных рядов 26 или 27 расположены в одной плоскости 29 (см. фиг.3). По меньшей мере большая сторона 30 каждого ряда 26 или 27 заполнителей 15, 16, 17 и др. выполнена перфорированной отверстиями 24 (см. фиг.3). Объемы 31 резонаторных камер заполнителей внутреннего ряда 26 в целое число раз или в
раз превышают объемы резонаторных камер 32 заполнителей внешнего ряда 27 (см. фиг.3). Заполнители 15, 16, 17 и др. полости вне тракта 5, 6 выполнены составными в окружном направлении и скреплены с трактовыми стенками 3, 4, стенками 33 в полости вне тракта и соединительными фланцами 34 (см. фиг.4).Площадь перфорации 24 на трактовой стенке 3, 4 в целое число раз или в
раз превышает площадь перфорации 24 на стенке 34, разделяющей первый 26 и второй 27 ряды заполнителей 15, 16, 17 и др. (см. фиг.3, 4). Отношение общей площади облицовки звукопоглощающими конструкциями 15, 16, 17 в полостях вне тракта 5, 6 канала наружного контура 1 двигателя 2 к площади сечения горла самолетного воздухозаборника 12 и, соответственно, к площади 13 сопла 14 двигателя 2 составляет (1,95...3,05)
(см. фиг.1).Устройство для звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе работает следующим образом. Определяющим параметром спектра шума для двигателя ПС-90А являются пики тонального шума вентилятора (см. фиг.5). Звуковое давление ~150...160 дБ, генерируемое дискретными гармониками тонального шума вентилятора в условиях высокоскоростного потока ~200 м/с, воспринимается звукопоглощающими конструкциями 7, 8 в полостях вне тракта 5, 6 сквозь перфорацию 24. При отношении площади облицовки звукопоглощающими конструкциями 7, 8 в полостях вне тракта 5, 6 внешних трактовых стенок 3 канала наружного контура 1 двигателя 2 к площади облицовки звукопоглощающими конструкциями 7, 8 в полостях вне тракта 5, 6 внутренних стенок 4 этого канала 1, равного (0,9...1,1)
, обеспечивается коэффициент поглощения звука (по энергии), близкий к единице, т.е. при этом происходит полное поглощение звука. Этим достигается акустическая резонансная настройка звукопоглощающих конструкций 7, 8 в полостях вне тракта 5, 6. При отношении общей площади облицовки звукопоглощающими конструкциями 15, 16, 17 и др. в полостях вне тракта 5, 6 канала наружного контура 1 двигателя 2 к площади сечения горла самолетного воздухозаборника 12 и, соответственно, к площади 13 сопла 14 двигателя 2, составляющем строго определенную величину в пределах (1,95...3,05)
, уменьшается тональный шум вентилятора в самом двигателе и происходит резонансное затухание косых отраженных звуковых волн, а также происходит почти полное поглощение звука при минимизации потерь давления и без потерь тяги двигателя, т.е. коэффициент поглощения звука (по энергии), близкий к единице. Заявляемое изобретение повышает эффективность звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе и обеспечивает запасы по шуму.Источники информации1. FR, патент № 2639678 А1, F 02 C 7/24, 7/045, F 02 K 1/00, 1/44, 1989 г.2. DE, патент № 2801071 С2, G 10 K 11/16, F 01 N 1/02, F 02 C 7/24, 1978 г.3. FR, патент № 2613773 А1, F 02 C 7/24, G 10 K 11/16, 1987 г. - прототип.Формула изобретения
1. Устройство для звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе, содержащее в канале наружного контура двигателя кольцевые трактовые стенки с полостями вне тракта, звукопоглощающие конструкции в полостях вне тракта, каждая из которых выполнена в виде ряда кольцевых резонаторных камер, преимущественно Гельмгольца, при этом двигатель размещен в гондоле и соединен на входе с воздухозаборником самолета, а на выходе ограничен реактивным соплом, отличающееся тем, что звукопоглощающие конструкции в полостях вне тракта выполнены в виде ряда заполнителей, поперечное сечение каждого из которых представляет фигуру с замкнутым в меридианном сечении двигателя контуром, преимущественно в форме четырехугольника, число поверхностей стыка между заполнителями в полости вне тракта на единицу меньше числа заполнителей в этой полости, каждый из заполнителей скреплен одной стороной с перфорированной трактовой стенкой и с соответствующей стороной смежного заполнителя, при этом отношение площадей облицовок звукопоглощающими конструкциями в полостях вне тракта внешних трактовых стенок канала наружного контура двигателя к площадям облицовок звукопоглощающими конструкциями в полостях вне тракта внутренних стенок этого канала равно (0,9…1,1)·
, где
- акустический параметр канала наружного контура двигателя, соответствующий логарифмическому масштабу 5 дБ.2. Устройство для звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе по п.1, отличающееся тем, что глубина полостей вне тракта для размещения в них звукопоглощающих конструкций составляет (1,6…10)·
от толщины трактовой стенки, площадь перфорации составляет 0,10…0,12 от площади облицовки звукопоглощающими конструкциями трактовой стенки, а диаметр перфорации составляет (0,4…0,8)·
от толщины трактовой стенки.3. Устройство для звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе по п.1 или 2, отличающееся тем, что заполнители в полости вне тракта размещены двумя коаксиальными рядами, меньшие стороны поперечного сечения каждой пары заполнителей разных рядов расположены в одной плоскости, по меньшей мере, большая сторона каждого ряда заполнителя выполнена перфорированной, а объемы резонаторных камер заполнителей внутреннего ряда в целое число раз или в
раз превышают объемы резонаторных камер заполнителей внешнего ряда.4. Устройство для звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что заполнители в полости вне тракта выполнены составными в окружном направлении и скреплены с трактовыми стенками, стенками в полости вне тракта и соединительными фланцами.5. Устройство для звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что площадь перфорации на трактовой стенке в целое число раз или в
раз превышает площадь перфорации на стенке, разделяющей первый и второй ряды заполнителя.6. Устройство для звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что отношение общей площади облицовки звукопоглощающими конструкциями в полостях вне тракта канала наружного контура двигателя к площади сечения горла самолетного воздухозаборника и, соответственно, к площади сопла двигателя составляет (1,95…3,05)·
.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6QZ4A Государственная регистрация изменений в зарегистрированный договор
Дата и номер государственной регистрации договора, в который внесены изменения: 07.10.2010 № РД0070892
Вид договора: лицензионный
Лицо(а), передающее(ие) исключительное право: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" (RU)
Лицо, которому предоставлено право использования: Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" (RU)
Дата и номер государственной регистрации изменений, внесенных в зарегистрированный договор: 26.08.2011 РД0086062
Изменения:Из предмета договора исключены патенты
2255234 и
2250416. Изменения условий договора, не отраженных в Государственном реестре.
Дата публикации: 10.10.2011

















