一种声学优化的进气口的制作方法
【专利说明】一种声学优化的进气口
[0001]发明背景
[0002]本发明涉及航空领域，特别地涉及涡轮发动机机舱的进气口，涡轮发动机即为飞机涡轮螺旋桨发动机和涡轮喷气发动机。
[0003]以传统的方式，飞机发动机被容纳在位于飞机上各种位置的机舱中，或在翼中或翼下，或事实上在后机身，例如，其中这种机舱具有沿其轴线定向的进气口，在前面具有通常环形的前缘，并具有用于引导由发动机吸入的空气的流线型轮廓。
[0004]由这种发动机发出的声音主要来源于离开喷嘴的喷射流，并且也来源于风机的噪声，该噪声由旋转和移动通过风机外壳的其叶片产生。
[0005]在跨声速的速度下，叶片上流体的马赫数局部地大于1，冲击波在叶片的前缘形成并沿螺旋路径从进口的上游振幅减少地传播，从而形成带有谐波的噪声，该谐波为叶片通频的倍数。
[0006]为了限制将从发动机朝地面向前发出的噪声的影响，该噪声因此特别地在起飞和降落操作中是可听到的，已经提出建议使用具有倒角形状的进口轮廓的机舱。由于进气口的底部被延长，发动机的进口平面因此向后倾斜。然而，这种延长逆流约束与重量相关，其相反往往尽可能多地缩短进气口。
[0007]已知特别地用于减少冲击相关的噪声的另一解决方案通过申请EP 1783346描述，其提出通过在其中制造沟槽或接头而修改风机外壳，以防止冲击波在进气口传播。不幸地，这些沟槽导致进口声学性能的明显退化，带有其他类型的噪声，并且在巡航时，它们也对发动机的性能具有负面影响。
[0008]发明目的和内容
[0009]申请人因此具有找到用于衰减由飞机发动机的风机所导致噪声的简单设备的目的，特别地在起飞时与冲击相关的噪声，但不降低发动机在巡航条件下的气动性能。
[0010]该目的通过围绕风机的机舱结构所实现，所述结构包括:
[0011].具有内侧表面的进气口，所述内侧表面限定供气通道；以及
[0012].布置在所述进气口中并且在展开位置和收缩位置之间可选择地移动的至少一个环，在所述展开位置中，所述至少一个环从所述内侧表面径向向内移动，而没有由此形成间隔以对来自所述风机的冲击波形成连续障碍，在所述收缩位置中，所述至少一个环从所述展开位置径向向外移动，以与所述内侧表面齐平，从而重新组成所述供气通道。
[0013]对于提供周向和径向连续性的这种可伸缩结构，有可能获得对由风机叶片发出的与冲击相关的声学噪声的显著减少或者甚至抑制，而在巡航条件下对发动机的性能没有任何影响。
[0014]有利地，所述机舱结构包括被连接到所述至少一个环的致动器，与所述致动器连通的控制单元，以及传感器，所述传感器检测与所述展开和收缩位置分别对应的第一和第二状态，所述控制单元被配置成致使所述至少一个环在所述展开和收缩位置之间移动以响应于由所述传感器检测的所述第一和第二状态。
[0015]当所述风机是飞行器涡轮发动机风机时，所述第一和第二状态分别对应于实施起飞或降落操作的所述飞行器以及进行巡航飞行的所述飞行器。
[0016]优选地，所述至少一个环由多个圆向布置的环形段形成，并且所述至少一个环距离所述风机的叶片前缘几十厘米，并具有几毫米的高度和厚度。
[0017]在一个特定的实施方式中，所述机舱结构具有三个轴向间隔分开的环，每个所述环具有不超过几毫米的厚度和高度，并且所述环彼此间隔约10厘米。
[0018]本发明还提供了一种包括以上指定的机舱结构的飞行器涡轮发动机，并且它还提供了一种在围绕风机的机舱结构的供气通道中衰减噪声的方法，所述方法包括由以下组成的步骤:
[0019].检测第一状态；
[0020].响应于所述第一状态，从限定供气通道的所述机舱结构的内侧表面径向向内展开至少一个环，以对来自所述风机的冲击波提供障碍；
[0021].检测不同于所述第一状态的第二状态；以及
[0022].响应于所述第二状态，从所述展开位置径向向外收缩所述至少一个环，以与所述内侧表面齐平，从而重新形成所述供气通道。
[0023]附图简要说明
[0024]在阅读参考附图给出的对本发明实施方式的以下描述后，可以更好地理解本发明的其他特征和优点，其中:
[0025].图1是围绕涡轮发动机风机的机舱的局部纵向半剖视图，并设置有本发明的噪声降低系统；
[0026]?图1A是图1机舱的进气口的透视图；
[0027]?图2是图1A机舱的进气口的展开视图；以及
[0028].图3是装配有本发明的噪声降低系统的第二实施方式的图1机舱的局部纵向半剖视图。
【具体实施方式】
[0029]图1是围绕涡轮发动机动力装置的风机12的机舱10的局部纵向半剖视图，例如飞机涡轮喷气发动机。通常，该机舱在气流穿过的方向中(在图1中从左到右以及在图2中参考F)包括:前环形部或进气口 100 ;中间环形部或风机外壳102 ;以及后环形部104。该机舱通常通过桅杆或塔架(未示出)被固定到飞机的结构。
[0030]进气口，并且更特别地形成供气通道的其内侧表面100A，被成形以确保在各种飞行条件下无湍流的流动:起飞、巡航和降落，从其前缘开始并升到风机的叶片。
[0031]目前，由于高风险以及每个领域中野心的、有时相互矛盾的目标，当设计风机叶片时在机械、气动和声学工程师之间的交换正变得越来越复杂。此外，在叶片上修改的每个参数对其机械、气动和声学性能具有不同影响，使得必须找到一种能使噪声减少而不影响风机叶片设计的技术解决方案。
[0032]本发明通过以下方式提供了解决方案:通过用于减少(甚至消除)由进气口向前发出的噪声的有源系统，特别地来自风机的与冲击相关的噪声，但不影响在巡航条件下的性能，其中巡航条件对于发动机的性能是关键的。
[0033]如图1和图1A所示，该系统20包含在从风机12的叶片120上游的进气口 100的至少一个环22，该环22在展开位置和收缩位置(虚线)之间可选择地移动，在该展开位