减少喷气发动机进气口涡流的装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN94117152.3

申请日:

1994.10.21

公开号:

CN1109553A

公开日:

1995.10.04

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

专利申请的视为撤回公告日:1995.10.04||||||公开

IPC分类号:

F02C7/04; F02C7/055

主分类号:

F02C7/04; F02C7/055

申请人:

雷恩郝德·玛拉公司;

发明人:

谢夫豪普特·豪斯特; 约瑟夫·保尔曼

地址:

联邦德国慕尼黑

优先权:

1993.10.21 DE P4335872.1

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

代理人:

卢宁

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内容摘要

为了减少具有飞机涡轮压缩机的喷气发动机在试验运行期间的进气口涡流,提供一种装置,装置包括置于靠近地面(8)、发动机入口(10)的下方和正前方的栅栏(9),该栅栏(9)包括短的大致垂直延伸的风道(14)。

权利要求书

1: 一种减少具有飞机涡轮压缩机的喷气发动机在其试验运行期间的进气口涡流的装置,其特征在于:在靠近地面(8)的上方、发动机进口(10)下方和正前方设置一个具有短的大致呈垂直延伸的风道(14)的栅栏(9)。
2: 按照权利要求1的装置,其特征在于:该栅栏(9)为半圆形,其半径(r)相应为发动机进口(10)的直径(d)的两倍。
3: 按照权利要求1或2的装置,其特征在于:栅栏(9)的中心点(11)大致位于发动机进口(10)的中心(12)的垂直下方。
4: 按照权利要求1至3中任一项的一个装置,其特征在于栅栏(9)的网格(15)的宽度(b)大致与网格(15)的高度(c)相对应,或与栅栏(9)的高度相对应。
5: 按照权利要求4的装置,其特征在于:由栅栏(9)的网格(15)形成的风道(14)的高度(c)及网格(15)的宽度(b)不超过发动机(7)涡轮压缩机的最小叶片距离。
6: 按照权利要求4或5的装置,其特征在于:每个栅栏(9)的风道(14)包括与地面(8)倾斜的中心轴线(17)。
7: 按照权利要求1至6中任一项的一个装置,其特征在于从栅栏(9)到地面(8)的距离是可调的。
8: 按照权利要求2的装置,其特征在于就栅栏(9)的半径r而言,它采用:3m<r<5m。
9: 按照权利要求1至8中任一项的一个装置,其特征在于栅栏(9)置于地面(8)上方的某一距离(9)上,该距离采用:50mm<a<200m,最好为a≈100mm。

说明书


本发明涉及一种装有飞机涡轮压缩机的喷气发动机在其试验运转期间减少进气口涡流的装置。

    在喷气发动机的常规检测中,在地面进行静态试验运行是必不可少的,在这种试验中,发动机被加载到其极限能力。为此,飞机制造厂指出在试验运行期间必须考虑到相对飞机轴向的风向而定的风速上限。产生这些限制的必要性来自下列事实:在喷气发动机的进气流处于不利的风的条件时,大范围的涡流结构、尤其是由集中的强的来自地面的散射的单个的涡流所产生非常高的速度场扰动。这些涡流可能引起发动机运转的故障,还可能缩短发动机地寿命。因此在发动机的试验中,置于风中的飞机应尽可能地把飞机置于使发动机经受前方轴向吹来的风。

    通常,正如在德国专利3722112(相应于美国专利4958700)的例子所描述的,不论是否具有固定于地面的噪声防护设施,飞机试验位置的实际方向是预先确定的。当建造防护设施时,常常不能考虑场地的主要风向,而现成的试验区决定了所要的噪音防护。因此在这种情况下,进行试验的数量在这些先决条件下可能会大受限制。这是因为由于不利的气流、或由于靠近噪音防护装置的壁或边缘,上述涡流构造很可能会产生、并可能发展成较高的强度。

    进入发动机涡轮压缩机的空气量取决于其类型,而局部进气流的速度显然可大于100米/秒。在这种进气流中,通常会产生集中的涡流,并以气团形式绕轴转动。这些涡流可能来自于一个附近的壁、一个附近的边缘,也可能来自于地面。涡流的轴线从其原生点直到进入发动机入口是可目测的。在这种情况下,这个涡流不是静态的,但它的起始点在移动,该轴线会变形,进入发动机的位置亦会改变。通常在涡流产生不久以后,集中的涡流的移动范围稳定在发动机前方的一定的范围内,涡流的起始点在发动机进口前方地面的附面层内来回移动。此时涡流达到其最高强度,该涡流强度决定了发动机的压缩机以涡流形式和在发动机的燃烧室内以临界条件的形式造成故障的大小,从而可能导致发动机紧急关机的事故。

    因此,本发明的目的是研制一种装置,通过该装置,能够避免出现上述临界条件,或能减少其出现的次数。

    该发明目的可由采用一个本发明的栅栏来达到。该栅栏具有一个短的大致垂直延伸的风道,放置在靠近地面、发动机进口的下方和正前方。通过采用这种栅栏装置作为气流格栅,决定性地隔断了在地面边界层内产生集中涡流。令人意想不到的是,由于采用了这样的栅栏,决定性地隔断了集中涡流的形成,从而使吹风条件得到改善。而原来预计为通常在这类试验位置上采用光滑的混凝土地面却并不能导致改进吹风条件。

    在这种情况下,如果栅栏为半圆形,其半径为发动机入口直径的两倍是有利的。另外,栅栏的中心点最好处于发动机入口中心的大致垂直的下方。

    栅栏网格的宽度应大致与网格的高度或栅栏的高度相对应。

    如果由栅栏网格形成的风道的长度及其宽度不超过发动机涡轮压缩机最小的叶片距离,这种情况是非常有利的。因为这样仅会产生散射的小型结构的涡流,而不再可能汇集成强的单个的涡流到达发动机入口。栅栏效果的强化能通过栅栏的风道构成离开发动机的朝上的轴线来达到。

    发动机离地面的不同的高度可通过调节栅栏与地面的距离来进行考虑。

    下面将参照附图来进一步描述本发明的实施例的结构和功能。

    图1表示一架处于噪声防护设施中带有栅栏的飞机的平面图,

    图2表示地面上设立的栅栏的纵向剖视图,发动机入口位于它的上方,

    图3为栅栏的较为详细的平面视图,

    图4为图3栅栏的纵向剖视图。

    正如图1所示,一架置于试验运行准备状态的飞机在其各侧均由噪音防护设施围绕,该设施已先见于德国专利3722112的例子中(相应美国专利4958700),它包括横向噪音防护壁2和3,后部的反射格栅4和衬有噪音吸收装置的摆动门5和6。

    作为例子,飞机1具有四台喷气发动机7,该发动机包括一台涡轮压缩机和一个燃烧室。在每台发动机7下方靠近地面处装有栅栏9。这些栅栏9具有半圆的形状,其半径为r,r为相应发动机进口10的直径d的两倍。对大飞机1的发动机7的直径d而言,通常值为1.5m≤d≤2.5m,作为一个特例d≈2m。因此,栅栏9的半径r采用:3m<r<5m,作为一个特例r≈4m。该半圆形栅栏9的中心点11大约位于发动机进口10中心的垂直下方。

    从图2可以看出栅栏9与发动机7的组合情况。栅栏9通过支架13支在地面8上方的一定距离上,该距离a可按照地面8上方的发动机7的相应高度进行调节。实际上,距离a采用50mm≤a≤200mm,作为一个特例a为100mm。

    图3和4详细示出的栅栏9包括构成一短风道14的网格15,这种风道14的宽度b和高度c大致是相等的。

    正如图3和4所示,栅栏9由所谓的金属网或菱形网格所构成,它们由冲压和变形的金属板制成的。由冲压变形而产生的腹板形成风道14的侧壁16,风道14的中心轴线相对于地面8倾斜,倾角e大于45°(见图2)。

    为了得到一个散射的小结构的向上涡流、并避免产生强的单独的到达发动机进口10的涡流,风道14的宽度b和高度c不应超过发动机7的压缩机的最小叶片距离。因此,作为一例子b≈35mm,c≈30mm。

    将强的单个的涡流化为小结构的涡流的预期效果还由于下列事实而得到增强:风道14的侧壁16并不设置成垂直于地面8,然而风道14的中心轴线17以向上倾斜的方式朝向离开发动机7的方向。

    通过在发动机进口10的下方安置了栅栏9意味着可以防止产生强的进气涡流,或至少能大大减少进气涡流。因而能可观地增强了用于发动机试验中的这类噪声防护设施的使用价值,这就增进了用户对这些噪声防护设施的认可,并因此有效地减少环境污染。

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为了减少具有飞机涡轮压缩机的喷气发动机在试验运行期间的进气口涡流,提供一种装置,装置包括置于靠近地面(8)、发动机入口(10)的下方和正前方的栅栏(9),该栅栏(9)包括短的大致垂直延伸的风道(14)。 。

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