CN113123875A - 航空发动机吸声装置及航空发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种航空发动机吸声装置及航空发动机。其中,航空发动机吸声装置包括:第一吸声层,包括至少两个第一腔;第二吸声层,包括至少两个第二腔;以及吸声尖劈,设于所述第二腔。本发明能够满足较低频和高频吸声要求,提高降噪效果。
Description
技术领域
本发明涉及航空设备领域,尤其涉及一种航空发动机吸声装置及航空发动机。
背景技术
对于大涵道比涡扇发动机来说,在短舱内壁面敷设声衬是降噪最有效的方法之一,得到了广泛的应用。近年来,日益提高的民用航空噪声适航要求更进一步推动了声衬的研究工作。虽然对声衬技术研究和使用已有超过70年的历史,但是仍然存在许多没有解决的科学和工程问题。
发明内容
本发明的一些实施例提出一种航空发动机吸声装置及航空发动机,用于缓解降噪效果不佳的问题。
本发明的一些实施例提供了一种航空发动机吸声装置,其包括:
第一吸声层,包括至少两个第一腔;
第二吸声层,包括至少两个第二腔;以及
吸声尖劈,设于所述第二腔。
在一些实施例中,航空发动机吸声装置包括第一板和第二板,所述第一吸声层设于所述第一板与所述第二板之间,所述第一板和所述第二板上均设有至少两个通孔。
在一些实施例中,航空发动机吸声装置包括第三板,所述第三板设于所述第二板远离所述第一吸声层的一侧。所述第二吸声层设于所述第二板与所述第三板之间。
在一些实施例中,所述第二腔的横截面面积大于所述第一腔的横截面面积。
在一些实施例中,所述吸声尖劈设于所述第二腔的周向侧壁上。
在一些实施例中,所述吸声尖劈的延伸方向与所述第二吸声层的厚度方向垂直。
在一些实施例中,所述第二腔的周向侧壁设有尖劈组件,所述尖劈组件包括沿所述第二吸声层的厚度方向间隔设置的至少两个吸声尖劈。
在一些实施例中,沿所述第二腔的侧壁的圆周方向,设有至少两个所述尖劈组件。
在一些实施例中,所述第二腔的横截面呈圆形、三角形、四边形、五边形或六边形。
在一些实施例中,所述吸声尖劈包括基部和劈部,沿所述吸声尖劈的长度方向,所述基部的横截面面积相同,所述劈部的横截面面积变小,所述基部沿所述吸声尖劈的长度方向的尺寸与所述劈部沿所述吸声尖劈的长度方向的尺寸的比值为1:4。
在一些实施例中,所述吸声尖劈包括吸声材料,以及包覆所述吸声材料的金属丝网或穿孔金属板。
本发明的一些实施例提供了一种航空发动机,其包括上述的航空发动机吸声装置。
在一些实施例中,包括进气道机匣,所述航空发动机吸声装置设于所述进气道机匣的内表面。
基于上述技术方案,本发明至少具有以下有益效果:
在一些实施例中,航空发动机吸声装置至少包括第一吸声层和第二吸声层,通过多个吸声层结构,以及结合其中一个吸声层内设置的吸声尖劈,能够满足较低频和高频吸声要求,提高降噪效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为根据本发明一些实施例提供的航空发动机吸声装置的安装状态示意图;
图2为根据本发明一些实施例提供的航空发动机吸声装置的局部剖视示意图;
图3为根据本发明一些实施例提供的航空发动机吸声装置局部剖开的俯视示意图。
附图中标号说明如下:
1-第一吸声层;11-第一腔;
2-第二吸声层;21-第二腔;
3-吸声尖劈;31-基部;32-劈部;
4-第一板;
5-第二板;
6-第三板;
7-进气道机匣;
8-轮毂;
9-风扇叶片;
10-航空发动机吸声装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图2、图3所示,一些实施例提供了一种航空发动机吸声装置,其包括第一吸声层1、第二吸声层2和吸声尖劈3。
第一吸声层1包括至少两个第一腔11。
在一些实施例中,第一吸声层1包括多个第一腔11,相邻的第一腔11之间共用侧壁。
可选地,第一吸声层1的第一腔11由隔板围成。
在一些实施例中,第一吸声层1包括蜂窝芯。第一腔11和其周向侧壁形成一个蜂窝单元,每一个蜂窝单元即为一个亥姆霍兹共振腔。
第二吸声层2包括至少两个第二腔21。
在一些实施例中,第二吸声层2包括多个第二腔21,相邻的第二腔21之间共用侧壁。
可选地,第二吸声层2的第二腔21由隔板围成。
在一些实施例中,第二吸声层2包括蜂窝芯。第二腔21和其周向侧壁形成一个蜂窝单元,每一个蜂窝单元即为一个亥姆霍兹共振腔。
吸声尖劈3设于第二腔21。
在一些实施例中,航空发动机吸声装置至少包括第一吸声层1和第二吸声层2,当然不限于两个吸声层,还可以包括第三吸声层等。通过多个吸声层结构,以及结合其中一个吸声层内设置的吸声尖劈3,能够满足较低频和高频吸声要求,提高降噪效果。
航空发动机吸声装置的各部件结构的尺寸参数可根据目标频率设置。
在一些实施例中,航空发动机吸声装置包括第一板4和第二板5,第一吸声层1设于第一板4与第二板5之间。至少两个第一腔11位于第一板4与第二板5之间,第一板4和第二板5上均设有至少两个通孔。
可选地,第一板4和第二板5均为穿孔板。
在一些实施例中,航空发动机吸声装置包括第三板6,第三板6设于第二板5远离第一吸声层1的一侧,第二吸声层2设于第三板6与第二板5之间,至少两个第二腔21位于第二板5与第三板6之间。
在一些实施例中,第三板6包括钢性板。第三板6上没有孔,可以作为安装在航空发动机上的安装板。
声阻抗模型是吸声装置的结构参数与其对应声阻抗值的换算模型。在一些实施例中,航空发动机吸声装置包括第一吸声层1和第二吸声层2,为双层蜂窝声衬结构,因此,适用双自由度声衬声阻抗模型,可根据目标声源频率(如高阶叶片通过频率(BPF)声源),通过声阻抗优化方法,在约束范围内,可以得到最优声阻抗值,进而优化获得第一板4和第二板5的板厚,第一腔11和第二腔21的尺寸,第一板4和第二板5的穿孔率,第一吸声层1和第二吸声层2的厚度,第一腔11和第二腔21的深度,以及吸声尖劈3的尺寸等结构参数。
在一些实施例中,第二腔21的横截面面积大于第一腔11的横截面面积。第二腔21内设置吸声尖劈3。
在一些实施例中,吸声尖劈3设于第二腔21的周向侧壁上。
在一些实施例中,吸声尖劈3的延伸方向与第二吸声层2的厚度方向垂直。根据截止频率要求,第二腔21内部横向布置相应尺寸的吸声尖劈3。
第二吸声层2的厚度方向与第一吸声层1的厚度方向一致,均为第一吸声层1至第二吸声层2,或第二吸声层2至第一吸声层1的方向。
在一些实施例中,第一吸声层1的第一腔11内不填充物质或第一腔11的侧壁不设置任何物质;第二吸声层2的每个第二腔21的侧壁均横向设置吸声尖劈3。
通过在第二吸声层2的每个第二腔21的侧壁横向设置吸声尖劈3,根据航空发动机风扇低阶BPF噪声,通过计算目标BPF频率和吸声尖劈3的尺寸关系,获得所需尺寸的吸声尖劈3,达到针对多个目标频率的优化声阻抗设计,从而实现满足较低频吸声要求的多峰值声衬设计,达到更好的降噪作用。
在一些实施例中,第二腔21的周向侧壁设有尖劈组件,尖劈组件包括沿第二吸声层2的厚度方向间隔设置的至少两个吸声尖劈3。
在一些实施例中,沿第二腔21的侧壁的圆周方向,设有至少两个尖劈组件。
在一些实施例中,第二腔21的横截面呈圆形、三角形、四边形、五边形或六边形等。
在一些实施例中,如图3所示,第二腔21的横截面呈六边形,第二腔21的六个周向侧壁均设有尖劈组件,每个尖劈组件包括沿第二吸声层2的厚度方向间隔设置的两个吸声尖劈3。
在一些实施例中,第一腔11的横截面呈圆形、三角形、四边形、五边形或六边形等。
在一些实施例中,如图2所示,吸声尖劈3包括基部31和劈部32,沿吸声尖劈3的长度方向,基部31的横截面面积相同,劈部32的横截面面积变小,基部31的沿吸声尖劈3的长度方向的尺寸与劈部32的沿吸声尖劈3的长度方向的尺寸的比值为1:4。
在一些实施例中,沿吸声尖劈3的长度方向,劈部32的横截面面积从基部31开始逐渐缩小,至吸声尖劈3的端部形成尖头。
由于吸声尖劈3的劈部32的横截面面积从尖头到基部31方向逐渐增大,使之与空气特性阻抗比较匹配,从而实现入射声波几乎毫无反射地全被吸收。
在一些实施例中,吸声尖劈3的基部31与劈部32的长度比例控制在1:4左右,总长度一般为目标声源的1/4波长。对于大涵道比涡扇发动机来说,1阶BPF在1000Hz左右,若针对该目标声源进行吸声尖劈设计,则吸声尖劈的总长度约为85mm。
在一些实施例中,吸声尖劈3包括吸声材料,以及包覆吸声材料的金属丝网或穿孔金属板。
在一些实施例中,吸声尖劈3的表面采用金属丝网或穿孔金属板护面,具有良好的强度和刚度。吸声尖劈3的内部填充的吸声材料包括无机纤维吸声材料、有机纤维吸声材料或吸声泡沫塑料等。
一些实施例提供了一种航空发动机,其包括上述的航空发动机吸声装置10。
航空发动机吸声装置10为适用于航空发动机的阻抗复合型吸声装置,可以通过优化第一板4和第二板5的厚度、孔径和穿孔率,以及第一腔11和第二腔21的深度等声衬结构参数,有针对性地实现多个目标频率的降噪要求,也可对于低阶BPF噪声低频达到较好的降噪效果,缓解了传统单自由度板蜂窝声衬吸声频带较窄的缺陷,有效降低航空发动机风扇噪声。
在一些实施例中,航空发动机包括进气道机匣7、轮毂8和风扇叶片9,轮毂8和风扇叶片9设于进气道机匣7内,风扇叶片9设于轮毂8。
在一些实施例中,如图1所示,航空发动机吸声装置10设于进气道机匣7的内表面。
在一些实施例中,航空发动机吸声装置10通过螺钉连接安装于进气道机匣7的内表面。
航空发动机吸声装置10能够满足航空发动机风扇转静干涉噪声叶片通过频谱及其谐波频率和风扇激波噪声的多目标频率的降噪要求,即满足多个目标频率的降噪要求,对于低阶BPF噪声低频也可以达到较好的降噪效果,有效降低航空发动机风扇噪声。
在本发明的描述中,需要理解的是,使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对上述零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
另外,在没有明确否定的情况下,其中一个实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (13)
1.一种航空发动机吸声装置,其特征在于,包括:
第一吸声层(1),包括至少两个第一腔(11);
第二吸声层(2),包括至少两个第二腔(21);以及
吸声尖劈(3),设于所述第二腔(21)。
2.如权利要求1所述的航空发动机吸声装置,其特征在于,包括第一板(4)和第二板(5),所述第一吸声层(1)设于所述第一板(4)与所述第二板(5)之间,所述第一板(4)和所述第二板(5)上均设有至少两个通孔。
3.如权利要求2所述的航空发动机吸声装置,其特征在于,包括第三板(6),所述第三板(6)设于所述第二板(5)远离所述第一吸声层(1)的一侧。所述第二吸声层(2)设于所述第二板(5)与所述第三板(6)之间。
4.如权利要求1所述的航空发动机吸声装置,其特征在于,所述第二腔(21)的横截面面积大于所述第一腔(11)的横截面面积。
5.如权利要求1所述的航空发动机吸声装置,其特征在于,所述吸声尖劈(3)设于所述第二腔(21)的周向侧壁上。
6.如权利要求5所述的航空发动机吸声装置,其特征在于,所述吸声尖劈(3)的延伸方向与所述第二吸声层(2)的厚度方向垂直。
7.如权利要求1所述的航空发动机吸声装置,其特征在于,所述第二腔(21)的周向侧壁设有尖劈组件,所述尖劈组件包括沿所述第二吸声层(2)的厚度方向间隔设置的至少两个吸声尖劈(3)。
8.如权利要求7所述的航空发动机吸声装置,其特征在于,沿所述第二腔(21)的侧壁的圆周方向,设有至少两个所述尖劈组件。
9.如权利要求1所述的航空发动机吸声装置,其特征在于,所述第二腔(21)的横截面呈圆形、三角形、四边形、五边形或六边形。
10.如权利要求1所述的航空发动机吸声装置,其特征在于,所述吸声尖劈(3)包括基部(31)和劈部(32),沿所述吸声尖劈(3)的长度方向,所述基部(31)的横截面面积相同,所述劈部(32)的横截面面积变小,所述基部(31)沿所述吸声尖劈(3)的长度方向的尺寸与所述劈部(32)沿所述吸声尖劈(3)的长度方向的尺寸的比值为1:4。
11.如权利要求1所述的航空发动机吸声装置,其特征在于,所述吸声尖劈(3)包括吸声材料,以及包覆所述吸声材料的金属丝网或穿孔金属板。
12.一种航空发动机,其特征在于,包括如权利要求1~11任一项所述的航空发动机吸声装置(10)。
13.如权利要求12所述的航空发动机,其特征在于,包括进气道机匣(7),所述航空发动机吸声装置(10)设于所述进气道机匣(7)的内表面。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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