[發明專利]多風扇旋轉體式飛機發動機產生相消聲學干涉的主動系統

有效

• 申請號: 201810864978.0
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN109322746B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 簡·米歇爾·魯克;諾曼·布魯諾·安德雷·若代;勞倫·路易斯·羅伯特·博杜安
• 申請（專利權）人: 賽峰飛機發動機公司
• 主分類號: F02C7/045
• 分類號: F02C7/045
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 姚勇政;姚開麗

本發明涉及多風扇旋轉體式飛機發動機產生相消聲學干涉的主動系統。本發明涉及一種航空器的推進單元，該推進單元包括兩個不同的風扇旋轉體，并包括在兩個風扇旋轉體下游延伸的第一管道和第二管道，該推進單元包括：設置在風扇旋轉體中的一個下游的管道中的一個上的控制環，控制環的至少一個環形內壁在所述管道的內部空間中延伸，控制環的控制單元被構造成改變所述內壁的形狀并使所述管道中的空氣通道橫截面在所述環處變化；用于獲取由在風扇旋轉體下游傳播的聲波產生的聲信號的裝置；以及用于處理所述聲信號的裝置，該裝置被構造為測量所述聲波之間的移相并且根據移相對控制環進行控制。

技術領域

本發明涉及用于航空器推進單元的渦輪發動機領域。

背景技術

在以下所有內容中，特別關注具有多個風扇旋轉體的結構的“多風扇”型雙流式渦輪噴氣發動機。這種采用分布式推進原理的結構在附圖1中示出。設計有多風扇結構并具有旋轉軸線A的渦輪噴氣發動機1是一種雙旋轉體渦輪噴氣發動機，其設置有包括HP壓縮機5和HP渦輪6的HP(高壓)旋轉體、包括BP壓縮機7和BP渦輪8的BP(低壓)旋轉體和燃燒室3。

渦輪8不只是驅動單個風扇轉子，而是驅動兩個不同的風扇轉子2a和2b，這兩個風扇轉子的軸線平行于軸線A并且具有兩個分開的下游非同軸管道。轉子2a和2b通過傳動系統4連接到BP旋轉體。轉子2a和2b的前表面基本上包含在垂直于軸線A的同一平面(如圖1中的平面P所示)中。

這種類型的結構的優點是通過繞開與單個風扇旋轉體的直徑增加相關的技術和操作限制(例如風扇葉片末端速度，或離地間隙)而允許增加渦輪噴氣發動機的旁通比(BPR)并因此提高其熱力學效率。

然而，對于這種發動機，存在有降低渦輪噴氣發動機的空氣動力學元件在其操作期間產生的噪聲(可稱為“發動機噪聲”)的問題。特別地，由風扇和出口導向葉片(OGV)組成的組件對發動機噪聲有很大貢獻。發動機噪聲在這些元件的上游和下游傳播。需要尋求解決方案以減弱由這些元件產生的壓力波動，而不會對系統的機械體積、質量或能量消耗產生相當大的影響。

一種眾所周知的解決方案包括在渦輪噴氣發動機的艙體內部安裝抗噪聲“蜂窩”面板，其中穿孔金屬板將結構內部與空氣流分開。然而，取決于所使用的面板的設計，這種處理的有效性僅對于相對有限的頻率范圍是最佳的。

處理表面越來越受艙體尺寸的限制，還提出利用風扇旋轉體下游的聲波之間的相消干涉現象。

在附圖2中示意性地示出的這種干涉現象發生在從不同源發出的兩個信號在一點處疊加時。在兩個信號具有相同形狀和振幅的情況下，其中一個信號與第二信號的相位相反，如圖2所示的信號T0和T1，可以在合成信號T2中獲得噪聲的消除。然后由一個波產生的壓縮通過與第二個波相關的膨脹來補償。在兩個波不完全相位相反的情況下，仍然可以得到具有低得多的振幅的合成聲波，從而衰減系統產生的噪聲。

為了降低發動機風扇的噪聲，申請人名下的專利申請FR2998267提出了一種靈感來自已知的HQ管或Herschel-Quincke管(空心彎曲管，其在聲波流通的管道中構成了空氣流的平行偏差)的概念的裝置。HQ管可以設置在其表面上配備有蜂窩面板的渦輪噴氣發動機的空氣管道中并且穿過蜂窩面板的厚度以在其兩個端部處通入到管道的內部。因此，壓力波動聲信號在管道中被提取并且以設計成衰減由該聲信號產生的噪聲的移相在另一點處被重新注入。重新注入的信號與其疊加至的非移相信號實現相消干涉。

特別地，由于聲信號沒有在提取位置重新注入的事實，因此不能保證足夠的相似性以通過相消干涉獲得顯著的衰減。

另一方面，所獲得的移相取決于HQ管的尺寸，這使得能夠根據風扇旋轉體的速度調整管的長度。因此，這種被動控制系統僅對發動機的單個操作點具有最佳效果。