一种降低涵道风扇噪声的方法与流程

本发明属于涵道风扇发动机减噪领域，具体是一种安全可靠、满足飞行要求且具有低噪声特性的涵道风扇发动机优化方法。

背景技术：

涵道风扇发动机因其具有安全性，以及显著性能改进的潜力成为许多飞行器动力的选择。尤其是大涵道比涡扇发动机，由于耗油率低、噪声小，被广泛用于大型民用和军用运输机以及其他大型亚声速飞机，如加油机、预警机、反潜机等。

然而，由于风扇翼尖与涵道内侧气体流动形态的差异所导致的“翼尖涡”会对发动机的性能产生很大的影响：在飞行过程中，将产生较大的噪声及阻力。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，通过在涵道风扇扇叶前端进风口部分增加胶条，以对发动机设计过程中噪声过大的问题进行优化，具体是一种降低涵道风扇噪声的方法。

所述的降低涵道风扇噪声的方法具体为：

针对桨尖与涵道内壁之间的间隙，在涵道内壁，扇尖位置前6毫米处，贴有宽20毫米，高4.5mm毫米的环形胶条，并做平滑处理。由此，当气流流过风扇尖端时，由于风扇尖端与涵道内表面流速差异，将产生类似于“翼尖涡”的涡流。在桨尖位置，由于环形胶条的布置，桨尖将处在胶条所产生的台阶后的死水区中，因而不会出现“翼尖涡”，大大降低了桨尖线速度，从而减小了涡流噪声。

本发明具有如下有益效果：通过在风扇进气口侧安装胶条，在基本不影响发动机性能的前提下，对已有涵道风扇发动机进行优化，降低噪声，有利于满足适航要求。

附图说明

图1是本发明涵道风扇发动机的整体布局图；

图2是本发明涵道风扇发动机的三维细节图；

图3是本发明带胶条的风扇发动机的剖视图及风扇的扇尖详细视图；

图4a是本发明不带胶条的原理解析图；

图4b是本发明带胶条的原理解析图；

图5是本发明贴有环形胶条的风扇发动机实验实景拍摄图；

图6是本发明涵道左后侧30cm处噪声测试实验结果对比；

图7是本发明涵道左前侧30cm处噪声测试实验结果对比。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

涵道风扇发动机的整体布局如图1所示，包括前桨叶1，整流帽2，唇口3以及外壁4；一般涵道风扇发动机考虑到制造工艺、桨尖变形及震动等因素，会在桨尖与涵道内壁之间保持一定的间隙，正是由于存在这一间隙，导致高速旋转的桨尖在该间隙处产生强剪切及旋涡，最终产生高频噪声。

如图2所示，本发明在桨毂上安置三叶桨5，以增大发动机吸入空气量及速度。如图5所示，同时在涵道内壁，扇尖位置前6毫米处，布置贴有宽20毫米，高4.5mm的环形胶条，并做平滑处理。桨尖间隙3mm，使得当气流流过风扇尖端时，由于风扇尖端与涵道内表面流速差异，将产生类似于“翼尖涡”的涡流。在桨尖位置，由于环形胶条的布置，桨尖将处在胶条所产生的台阶后的死水区中，因而不会出现“翼尖涡”，大大降低了桨尖线速度，从而减小了涡流噪声。

如图3所示，其中上部较大面积的是桨毂剖面外形，由两根杆件固定在涵道内部，图中下部为涵道的翼型剖面，该翼型足以提供飞行器起飞及巡航过程中的各项要求。

通过对风扇发动机的涵道贴上环形胶条和不贴环形胶条作对比，无胶条空气流动如图4a所示，当气流流过风扇尖端时，由于风扇尖端与涵道内表面流速差异，将产生类似于“翼尖涡”的涡流。因此，无论在起飞还是巡航过程中都将产生较大的噪音。贴有环形胶条的空气流动示意图如图4b所示，在桨尖位置，由于胶条的安置，桨尖将处在胶条所产生的台阶后的死水区中，因而不会出现图4a中的“翼尖涡”，从而减小了涡流噪声。

通过涵道内壁有无环形胶条，对涵道左后侧30cm处噪声进行测试对比，结果如图6所示，横坐标为功率/kw，纵坐标为噪声强度/dba。从图中发现，在相同功率下，贴条后的噪声强度较未贴条有明显降低。这种效应在低功率时尤其明显，差值最大可达30分贝。

通过涵道内壁有无环形胶条，对涵道左前侧30cm处噪声进行测试对比，如图7所示，在同等功率下，涵道贴条后比未贴条的噪音分贝值低，实际测试时人耳可明显感觉到贴条后的涵道声音更柔和，低速时涵道贴条后噪音会相对低很多。

本发明验证了该方法对于涵道风扇发动机降噪的适用性。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种降低涵道风扇噪声的方法，属于涵道风扇发动机减噪领域。针对桨尖与涵道内壁之间的间隙，在涵道内壁，扇尖位置前6毫米处，贴有宽20毫米，高4.5mm毫米的环形胶条，并做平滑处理。由此，当气流流过风扇尖端时，由于风扇尖端与涵道内表面流速差异，将产生类似于“翼尖涡”的涡流。在桨尖位置，由于环形胶条的布置，桨尖将处在胶条所产生的台阶后的死水区中，因而不会出现“翼尖涡”，大大降低了桨尖线速度，从而减小了涡流噪声。本发明在基本不影响发动机性能的前提下，对已有涵道风扇发动机进行优化，降低噪声，有利于满足适航要求。

技术研发人员：徐强;田云;欧阳星;张文祺;高志忠
受保护的技术使用者：武汉卓尔无人机制造有限公司
技术研发日：2018.11.06
技术公布日：2019.04.12