[發明專利]渦輪風扇發動機及其操作方法

有效

• 申請號: 200710138846.1
• 申請日: 2007-05-11
• 公開（公告）號: CN101105183A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: T·O·莫尼茲;J·F·塞達;J·P·斯蒂芬森
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F04D29/38
• 分類號: F04D29/38;F04D29/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 彭武

技術領域

本發明一般地涉及渦輪風扇發動機，尤其涉及一種減少渦輪風扇發動機運行噪音水平的方法和設備。

背景技術

渦輪風扇燃氣輪機典型地包括風扇裝置將空氣引導至中心燃氣渦輪發動機和旁通管。該中心燃氣渦輪發動機包括一個高壓壓縮機，一個燃燒器，和至少一個渦輪機。壓縮機對由風扇裝置引導來的空氣流進行壓縮并將該壓縮空氣輸送至燃燒器并在其中與燃料相混合。然后該混合物被點燃以產生熱的燃燒氣體。燃燒氣體被引導至渦輪機，渦輪機吸取該燃燒氣體的能量以驅動壓縮機，并同時產生有用功以推動處于飛行中的飛行器。

在操縱過程中，風扇的運行類似于推進器，通過將空氣向下游供應至燃氣渦輪發動機再將空氣通過排氣噴嘴加速噴出為飛行器提供推力。同樣地，從風扇排出的空氣流分為兩股各自輸送入單獨的通道，其分別被稱為風扇管道氣流和中心管道氣流。更特別地，風扇在空氣通過風扇管道前給其一個旋轉運動。旋轉運動可能會在空氣被排出排氣噴嘴前造成動量損失。因此，至少一些已知的渦輪風扇發動機包括一系列定子葉片以利于減少空氣在旁路管道前的旋轉運動。但是，空氣流對定子葉片的沖擊會造成噪音排放的增大。例如，風扇空氣以流經葉片的運動速度沖擊定子葉片并產生一個頻率，該頻率常被稱為葉片通道頻率(BPF)。此外，風扇流的不穩定會與定子互相作用而產生寬帶噪聲。當具有更高旁通率的更大渦輪風扇發動機被制造出來以滿足以較低比耗油水平下產生更大推力要求的需要時，風扇就成為由發動機釋放的主要噪音源。由于國際重視的需要，人們為了減少渦輪風扇發動機中的風扇噪音做了一些嘗試來限制或減少發動機噪音水平的增加，尤其是機場附近區域。但是，已知的用來解決此問題的嘗試包括間接式的補償方法，這些方法沒有直接解決問題的根源并有明顯的副作用，例如發動機重量的增加。因此，就有這樣一種需要，即在盡可能的減少發動機整體重量情況下維持其期望性能水平的同時，明顯減小渦輪風扇發動機的噪音水平。

發明內容

一方面，提供一種操作渦輪風扇發動機的方法。該方法包括設置第一風扇盤，其配置為在第一旋轉方向轉動；將第一風扇葉片與第一風扇盤相連接，第一風扇葉片包括燕尾榫、與該燕尾榫相連的翼面、和多個列通過燕尾榫延伸的通道；并且引導空氣流通過至少一個風扇葉片以使該空氣流從翼面的后緣流出從而利于減少渦輪風扇發動機的運行噪音水平。

另一方面，提供一種渦輪風扇發動機風扇葉片。該風扇葉片包括：燕尾榫；與該燕尾榫相連的翼面，該翼面包括一個第～側壁和一個第二側壁，該第一和第二側壁在前緣和軸向后緣處相連接；通過燕尾榫延伸的多個氣流通道，氣流通道配置為接收壓縮空氣流和鄰近風扇葉片翼面后緣處排放壓縮空氣。

另一方面，提供一種渦輪風扇發動機裝置。渦輪風扇發動機裝置包括第一風扇裝置和連接到第一風扇裝置的渦輪機，該第一風扇裝置包括多個風扇葉片，至少一個風扇葉片包括燕尾榫、與該燕尾榫相連接的翼面，該翼面包括一個第一側壁和一個第二側壁，該第一側壁和第二側壁在一個前緣和軸向后緣處相連接，通過燕尾榫延伸的多個氣流通道，氣流通道配置為接收壓縮空氣流和鄰近翼面后緣處排放壓縮空氣。

附圖說明

附圖1示出了一個示例性的渦輪風扇發動機的截面視圖；

附圖2示出了附圖1所示渦輪風扇發動機的一個部分的截面視圖；

附圖3示出了可應用于附圖1和附圖2所示渦輪風扇發動機中的一個示例性風扇葉片的透視圖；

附圖4示出了另一種可應用于附圖1和附圖2所示渦輪風扇發動機中的示例性風扇葉片的透視圖；

附圖5示出了附圖3和附圖4中的風扇葉片的俯視圖；

附圖6示出了附圖1所示渦輪風扇發動機裝置的一個部分的截面視圖，其包括在正常運行條件下與附圖3和附圖4所示類似的風扇葉片；

附圖7示出了另一種可應用于附圖1和附圖2所示渦輪風扇發動機中的示例性風扇葉片的透視圖；和

附圖8示出了附圖1所示渦輪風扇發動機裝置的一個部分的截面視圖，其包括在正常運行條件下與附圖7所示類似的風扇葉片。

具體實施方式