减少涡扇发动机中噪声的翼面表面阻抗的改进 政府利益申明
通过与国家航空和航天局签订的合同NAS 3-98005，美国政府可享有本发明的一些权利。
【技术领域】
本发明涉及在燃气涡轮发动机中使用的零件，尤其是涡扇发动机，其零件带有减少由所述发动机产生的噪声的装置。
背景技术
由当前涡扇发动机产生的噪声具有明显的经济影响。这是因为在一天中，飞机的工作限制在特定的时间，这可防止24小时使用货运载体。这种噪声的相当大部分是全音程性质的，并可部分地由在该定子和离开上游转子的尾流室(Wakes Shed)之间的不稳定的空气动力学相互作用产生的。当增加旁通比时，风扇噪声可能是占支配地位的噪声源。
过去减小风扇全音程噪声(tone noise)的方法包括选择桨叶/叶片数日，以切断该基本模式；增加转子和定子地间隔和在输入与输出风扇导管中使用吸声衬套。然而，这些方法中的一些方法可能不是经常采用。导管衬垫的缺点是，明显降低噪声所要求的厚度可能很大，使得在高的旁通比下重量增加大。
在寻找旨在降低噪声的方法中，极其重要的是它们对平均流量的影响要最小。特别是，在出口导向叶片中旋转的流量不应受影响，流量损失也不应大幅度增加，因为这样会使性能降低。这样，在授与HO等人的美国专利6,139,259中所示的出口导向叶片(或支柱)的压力表面和负压表面，在翼而整个前缘表面上通过小通道连通的系统不可行，因为这会改变平均和不稳定的负荷。
因此，希望开发一种能产生大(可以预测的)的不稳定负荷变化，同时对稳定负荷影响小的系统。
发明概述
因此，本发明的目的是提供一种减少燃气涡轮发动机的噪声的飞机发动机零件。
本发明的另一个目的是要提供一种减少噪声的装置可以产生不稳定负荷的大的(可预测的改变)，同时对稳定负荷影响小的飞机发动机零件。
上述目的可利用根据本发明的飞机发动机零件达到。
根据本发明提供了一种可减小涡扇发动机的噪声的飞机发动机零件。该飞机发动机零件广泛地包括第一空气动力学表面，第二空气动力学表面，和不改变该第一空气动力学表面和该第二空气动力学表面之间的压力差的减少噪声装置。
在以下结合附图的详细说明中，将说明修改声阻，以减少涡扇发动机的噪声的其他详细情况。附图中相同的符号表示相同的零件。
附图简述
图1表示具有减少由燃气涡轮发动机产生的噪声的装置的发动机零件的第一实施例；
图2为表示具有减少由燃汽涡轮发动机产生的噪声的装置的发动机零件的第二实施例；
图3为表示具有减少由燃气涡轮发动机产生的噪声的装置的发动机零件的第三实施例。
优选实施例详述
本发明旨在减少由燃气涡轮发动机零件产生的噪声。例如，该噪声可以由转子尾流与风扇出口导向叶片相互作用产生。该噪声也可由势能场(例如声波)与流动通道中的坚硬物体的相互作用产生。这些坚硬的物体包括导向叶片，支柱，和二分叉器。
现参照附图，图1表示具有减少由燃气涡轮发动机产生的噪声的装置的发动机零件10的第一实施例。该零件10可以为在发动机中使用的一个叶片或桨叶。从图1可看出，该零件10具有前缘12，后缘14和从该前缘12延伸至后缘14的第一表面16和第二表面18。每一个表面16和18有多个穿孔或小孔20。该零件10由横向零件24和成形支承板26分割成多个单元22。该成形的支承板26可以为由技术上已知的适当的金属或非金属材料制成的吸声衬套。支承板26在弦向变化的形状使每一个单元22的深度变化。
在工作中，流体(例如空气)在表面16和18上流动，并进入单元22中。支承板26的存在可防止通过该零件10的空气从表面16和18中的一个表面流至表面16和18中的第一表面。结果，在该零件10上产生的压力差不改变。由具有柔顺性，电阻和惯性的成分构成的该支承板表面27改变该零件10时冲击干扰的不稳定响应。这样，通过适当地调整该支承板20的尺寸，可以选择不稳定响应，以减小由该零件10散播的声波的振幅。
虽然已说明该支承板26在弦向可以改变，但应指出，该支承板26在跨度方向也可以改变。另外，还可以利用穿孔表面厚度和孔密度/形状在弦向和跨度方向的依赖关系来控制表面阻抗。
现参见图2，当该零件为薄的翼面时(例如在风扇出口导向叶片的情况下)使用例如图1所示的声学衬垫或支承板可能是不可能的。在这种条件下，希望将柔顺性与电阻和惯性分离。图2表示具有内部增压室42的一个风扇出口导向叶片40，该增压室形成柔顺性。在翼面压力表面46和/或翼面负压表面48上作出孔44。每一个孔44通过一系列分开的流体通道50与该增压室42连接。如图2所示穿孔可以限制在该翼面表面46和/或48的小部分上。这些区域的最优位置可由该叶排的不稳定的空气动力学响应确定。由于没有从表面46至表面48的通过叶片40的流体通道，因此表面46和48上的压力差不改变。通过该增压室42形成必要的柔顺性，可以降低发动机的噪声。
图3中表示减少噪声方法的第三实施例。在这个实施例中，由不向上弯的、多孔材料制成的长度短的板60与发动机零件的翼面部分62的前缘61连接。该板60的指向与平均流动方向64平行。与先前的实施例不同，在该板60的每一侧上的流动流现在互相连通。但因为该板60沿着输入方向的取向，其对稳定负荷的影响最小。不稳定干扰(例如，由流入的转子尾流引起的干扰)受该板60的阻抗影响很大。这对不稳定的翼面负荷有影响，因此对产生的噪声有影响。尽管与HO等人提出的美国专利6139259号所示的装置表面上类似，但基本的差别是，在该翼面的工作部分内(即产生流动旋转的区域内)，不包含电阻元件。结果，在该零件的翼面部分上维持压力等。
这里所述的三个实施例表示本发明的新特点，其中，可以调节零件表面阻抗，以改变翼面对输入的干扰的不稳定响应，使散布的声学能量比与相似的不可渗透的零件的相同干扰的相互作用所产生的能量低。
显然，极据本发明，为了减少涡扇发动机的噪声进行的声学阻抗改变，完全可满足上述的目的，装置和优点。虽然已根据具体实施例说明了本发明。但业内人士知道可进行各种改变和改进。因而，这些改变和改进都包括在所附权利要求书的广泛范围内。