降低喷气式发动机尾气噪音的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种带有凸起（例如，Ｖ形凸起）和注射流的喷气式发动机喷管，以及相关系统和方法。根据一种实施方式的方法包括以喷气式发动机产生第一气体流，通过具有尾部边缘周边的喷管输送该第一气体流，所述尾部边缘周边包括多个向着飞机尾部方向延伸的凸起；和将受压第二流体流在所述凸起附近注入所述第一气体流。在另一种实施方式中，由所述凸起承载其他混合改善设备（例如，涡流发生器）。期望所述凸起以及所述混合改善设备相结合，能使发动机尾气噪音水平降低到所述凸起或者所述注射流各自所能实现的水平以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及降低喷气式发动机噪音(例如，宽带噪音)的系统和方法，包括经由喷管来实现，喷管具备配置有近端注射流的V形凸起或其他凸 起，和/或其他混合改善布置。
技术介绍
飞机制造商 一 直承受着降低飞机产生的噪音的压力，以满足越来越严格 的噪音认证规定。飞机发动机是飞机总体噪音的主要制造者。因此，飞机发 动机尤其是制造商噪音消减研究的重点。借助先进的高旁路比(bypass ratio) 发动机，飞机发动机已经制造地非常安静。这些发动机并非直4妾从喷气流来 获得其总推力的大部分，而是从发动机驱动的前置扇叶在发动机芯部周围推 进的旁路空气来获得总推力的大部分。虽然这种方案较之单纯的螺旋桨式发 动机和低旁路比发动机显著降低了飞机噪音，但是发动机和飞机联邦管理规 定仍然要求进一步降低发动机噪音。已经采用了多种技术来降低发动机尾气噪音。 一种降低发动机噪音的方 案是定制发动机排出的高速气体与周围自由流空气之间的混合量。 一种特别 的技术包括在喷管出口形成"V形凸起"。V形凸起一般包括位于喷管唇口 的锯齿件，通常为三角形，并且在长度方向有一些曲度，这些锯齿件略微向 相邻的流体流浸入。V形凸起可以向内或向外伸出，伸出量的数量级分别为 内外表面上游边界层的厚度。V形凸起可以位于喷管柱流导管(发动4几柱流 经由该导管定向)尾部边缘，和/或扇流导管尾部边缘，扇流导管围绕柱流导 管环形布置，并且扇流空气由此通过。通过控制喷管流线在喷管直径的长度 范围内与周围自由流空气的混合速率，V形凸起通常降低低频噪音。另一项 可以产生类似噪音消减效果的技术是在喷管出口或出口附近采用高压流体 射流(例如，4敬射流)。虽然前述这种方案较之不包括凸起或流体注射的喷 管能带来明显的噪音消减效果，但是仍然希望进一步降低噪音来满足社区噪 音标准并且消除机抢噪音。
技术实现思路
提供以下
技术实现思路
仅仅是为了便于读者，而不以任何方式限制权利要求书中限定的本专利技术。本专利技术的特定方面涉及包括尾部边缘凸起(例如，v形 凸起)、近端定位的流体注射孔的喷气式发动机喷管，以及相关系统和方法。 一种控制飞机发动机喷管流的方法包括以喷气式发动机产生第一气流并将 第一气流通过喷管输送，该喷管具有尾部边缘周边，该周边包括多个向飞机尾部方向延伸的凸起(例如，V形凸起)。所述方法进一步包括至少靠近所 述凸起向所述第一气体流注射受压第二流体流。在该方法的一个特别方面， 所述凸起一般为三角形，带有从基部区域向飞机尾部定位的尖端区域。第二 流体流在与尖端区域轴向对准的位置沿着顺气流方向注射。在另一个特别方 面，第二流体流可以至少部分地根据发动机操作参数、飞机飞行条件或者这 两者而变化或停止。例如，在飞机处于巡航飞行条件时，可以减小或停止第 二流体流。在另一些方面，第二流体流可以变化(例如，脉冲式变化)。另一方面涉及制作飞机喷管系统的方法。这样一种方法应用于具有出口 的喷管，该出口周边形状沿着圆周方向变化，并且包括围绕喷管出口周边的 确定目标位置，期望喷气流的湍流动能释放水平在这些位置高于周边周围的 湍流动能释放水平。该方法可以进一步包括在目标位置定位混合改善设备 (例如，涡流发生器、细长延伸部，和/或流体注射孔)。在特别的方面，喷 管包括位于出口周边的凸起，所述凸起具有基本上三角形，尖端从基部向飞 机尾部定位。定位混合改善设备可以包括将个别流体注射孔定位成与相应的 凸起尖端沿着顺气流方向轴向对准，让所述孔从相应尖端向飞机尾部方向定 位并且相对于相应尖端以锐角向内倾杀+。根据另一方面的方法包括以喷气式发动机产生气体流，并通过具有尾部 边缘周边的喷管输送气体流，所迷尾部边缘周边包括向飞机尾部方向延伸的 多个凸起。所述方法进一步包括提高流动涡旋强度，降低剪切应力，或者在 靠近凸起的地方增大涡旋强度并降低剪切应力。在另一方面，借助混合改善 设备在尖端区域提高流动涡旋强度/或降低剪切应力。混合改善设备可以包括 涡流发生器、细长延伸部和/或流体注射口。另一方面涉及包括喷气式发动机出口喷管的飞机系统，该喷管具有带周 边的出口孔，所述周边包括向飞机尾部方向延伸的多个凸起。所述系统可以进一步包括多个注射流通道，这些注射流通道具有至少位于所述凸起附近的 孔，所述注射流通道与受压气体源耦接。在进一步的特别方面，所述系统还可以包括至少一个阀，其与至少其中 一个注射流通道耦接，以控制经由所述至少一条通道的流动。所述系统可以 进一步包括可操作地耦接到所述至少 一个阀的控制器，所述控制器进行编程 来接收与发动机操作条件、飞行条件或其两者对应的输入。所述控制器还进 行编程，从而至少部分地根据所述输入来控制所述阀。另一方面涉及包括喷气式发动机喷管的飞机系统，所述喷管具有带周边 的出口孔，所述周边包括多个向飞机尾部方向延伸的凸起。所述系统进一步 包括由所述凸起承载的混合改善设备，该混合改善设备定位成在靠近所述凸 起的位置提高涡旋强度、降低剪切应力，或者既提高涡旋强度又降低剪切应 力。例如，所述混合改善设备可以包括具有孔的注射流通道，所述孔至少靠 近所述凸起定位，并且所述注射流通道耦接到受压气体源。在另一种布置中， 所述凸起一般为三角形，尖端从基部向飞机尾部定位，并且所述混合改善设 备包括从该凸起尖端向飞机尾部延伸的细长延伸部。附图说明图1示出了具有根据本专利技术一种实施方式配置的喷管的飞机；图2示出了具有根据本专利技术一种实施方式配置的凸起和注射流通道的喷管；图3示出了根据本专利技术一种实施方式具有凸起和注射流通道的喷管的一 部分的放大平面图4示出了根据本专利技术一种实施方式配置的喷管凸起、相关注射流通道 以及控制设备的局部示意截面侧视图5是比较具备根据本专利技术一种实施方式的凸起和注射流通道的喷管和 不具备这种凸起和注射流通道的喷管的测试数据的曲线图6是根据本专利技术另一种实施方式靠近飞机^L身喷管的局部示意图7A-10B示出了根据本专利技术进一步的实施方式、噪音消减能力提高的 喷管凸起。具体实施方式本专利技术的一些方面指导具备V形延伸件或其他凸起以及混合改善设备 的喷气式发动机喷管，以及相关系统和方法。以下参照图l-10B说明特定实 施方式的具体细节。为了简洁起见，与这些系统和过程相关的已知结构或过 程的若干细节未作论述。此外，虽然以下内容论述了本专利技术不同方面的若干置或不同部件。因此，本专利技术的其他实施方式可以具有额外元件和/或不具备 以下参照图l-10B所述的若干元件。图1是商用喷气式运输飞机100的示意图，该飞机具有机翼102、机身 101和推进系统103。所述推进系统103包括两个由机翼102承载的发动机 106。每个发动机106收容在吊抢104内，所述发动机包括入口 105和喷管 120。喷管120包括能降低发动机106产生的噪音的向飞机尾部延伸的凸起 和注射流或者其他混合改善布置，后面会有详细说明。借助这些特征实现的 这种噪音消减效果可以应用于图l所示配置承载的发动机，或者可以选择的 是，可以应用于其他配置承载的发动机，包括以下参照图6所述的配置。图2是图1所示喷管120的放大侧视立面图，该喷管根据本专利技术的实施 方式配置。喷管120可以包括运载发动机尾气产物的柱流路径122和环绕柱 流路径122设置、用于输送旁路扇流空气的扇流路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制飞机发动机喷管流的方法，包括：　以喷气式发动机产生第一气体流；　通过具有尾部边缘周边的喷管输送所述第一气体流，所述尾部边缘周边包括向飞机尾部方向延伸的多个凸起；和　至少在所述凸起附近将第二流体流导入所述第一气体流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅米特B阿尔基斯拉，乔治W巴特勒，戴维H里德，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]