Выхлопная система с устройством для подавления звука

 

Изобретение относится к выхлопным системам с устройствами для подавления звука для реактивных двигателей. Выхлопная система имеет корпус сопла, содержащий переднее впускное отверстие для размещения в нем заднего конца реактивного двигателя и четырехугольное выпускное отверстие сзади. Позади выходного отверстия расположена камера для подавления звука, которая может открываться и которая образована двумя лежащими друг против друга закрывающими конструкциями, каждая из которых имеет большую поверхность и шарнирно прикреплена зажимом в виде раковины к корпусу сопла. Закрывающие конструкции могут перемещаться между открытым и закрытым положением так, что, когда они закрыты, образуется камера, имеющая четырехугольное поперечное сечение и расположенная позади выходного отверстия. Каждая конструкция имеет большую поверхность, на которой расположено равномерно множество малых отверстий, таким образом примерно 15 - 25% квадратного фута (0,0929 м²) каждой большой поверхности представляют пустое пространство, а на квадратном футе (0,0929 м²) образовано примерно 45 - 65 отверстий. Образованные отверстия - малые и они плотно расположены, посредством чего достигаются значительное подавление звука, а также легкий вес конструкции. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к выхлопной системе с устройством для подавления звука, расположенной на заднем конце реактивного двигателя и включающей открываемую камеру для подавления звука, имеющую четырехугольное поперечное сечение и образованную противоположно направленными закрывающими конструкциями, каждая из которых имеет большую поверхность, через которую проходит множество небольших плотно расположенных отверстий.

Основной причиной шума двигателя является турбулентность, создаваемая горячим выхлопным газом реактивного двигателя. Например, когда из двигателя выходит поток газа, наружная периферия потока газа охлаждается и, следовательно, замедляется быстрее, чем ядро потока. Такое различие в скоростях между периферией и ядром вызывает турбулентность, а турбулентность создает шум.

В технике известны различные устройства для подавления звука. Многие из этих устройств включают в себя устройство, имеющее относительно широко расположенные отверстия позади выхлопной трубы реактивного двигателя для подавления шума во время взлета самолета и возможно во время его загрузки в другом месте или, иначе говоря, движения во время полета самолета. Известные устройства для подавления звука не имеют условий для достижения минимального сечения устья и выходной зоны в режиме полета самолета и, следовательно, их можно применять только для работы в режиме подзвуковой скорости. Далее, поскольку отверстия подавителя звука согласно известному техническому решению расположены относительно широко и/или они относительно большие, достижение подавления звука может не соответствовать требуемым или желательным уровням.

Известна выхлопная система с устройством для подавления звука для реактивного двигателя, содержащая корпус сопла, имеющий спереди цилиндрическое впускное отверстие для размещения в нем заднего конца реактивного двигателя, а сзади четырехугольное выходное отверстие, камеру для подавления звука, выполненную с возможностью открывания и расположенную позади выходного отверстия, причем камера образована двумя лежащими друг против друга закрывающими конструкциями, каждая из которых имеет большую поверхность и шарнирно прикреплена к корпусу сопла зажимом, подобным раковине, для обеспечения перемещения между открытым и закрытым положениями, при этом в закрытом положении камера, имеющая четырехугольное поперечное сечение, расположена позади выходного отверстия (патент США N 3976160, кл. В 64 D 33/06, опубл. 1976).

Ввиду вышеупомянутого очевидно, что существует необходимость в выхлопной системе с устройством для подавления звука, характеризующейся простотой и повышенной эффективностью. В соответствии с этим основной задачей настоящего изобретения является создание выхлопной системы с устройством для подавления звука, обеспечивающей значительное подавление звука.

Другой задачей настоящего изобретения является создание выхлопной системы с устройством для подавления звука, имеющей камеру для подавления звука, образованную двумя ограждающими конструкциями, каждая из которых имеет большое количество плотно расположенных отверстий, через которые рассеиваются выхлопные газы.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание выхлопной системы с подавлением звука, имеющей зоны устья (горловина) и выхода переменного сечения, чтобы можно было использовать ее во время работы самолета со сверхзвуковой скоростью.

Эти и другие задачи настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания.

Поставленные задачи достигаются тем, что в выхлопной системе с устройством для подавления звука для реактивного двигателя, содержащей корпус сопла, имеющий спереди цилиндрическое впускное отверстие для размещения в нем заднего конца реактивного двигателя и четырехугольное выходное отверстие сзади, позади выходного отверстия расположена выполненная с возможностью открывания камера для подавления звука, которая образована двумя лежащими друг против друга закрывающими конструкциями, каждая из которых имеет большую поверхность и каждая шарнирно прикреплена к корпусу сопла зажимом, подобным раковине, для обеспечения перемещения между открытым и закрытым положениями, при этом в закрытом положении камера, имеющая четырехугольное поперечное сечение, расположенная позади выходного отверстия, причем каждая большая поверхность закрывающей конструкции имеет множество малых отверстий, которые образованы так, что примерно от 15 до 25% на квадратный фут (0,0929 м²) представляют пустое пространство и на каждом квадратном футе поверхности (0,0929 м²) образовано примерно 45-65 отверстий. Когда закрывающие конструкции находятся в закрытом положении для образования камеры, выхлопные газы из двигателя входят в камеру и затем выходят из нее через множество отверстий. Образованные здесь отверстия более многочисленные, более малые и расположены на большей поверхности равномерно, чем в известных технических решениях, результатом чего является более эффективно подавление шума, а также более легкая конструкция.

Большая поверхность каждой противоположно расположенной закрывающей конструкции имеет две боковые параллельные стенки, сходящиеся по высоте на конце равномерно так, что при закрытом положении закрывающих конструкций их задние кромки соединены друг с другом.

Заднее выходное отверстие корпуса сопла прямоугольное.

Поперечное сечение закрытой камеры прямоугольное.

Малые отверстия имеют эллиптическую форму.

Каждое отверстие имеет размер примерно 0,25 дюйма х 2 дюйма (6,35 мм х 50,8 мм).

Закрытая конфигурация для закрывающих конструкций необходима при режиме взлета, когда обычно требуется подавление шума. Напротив, когда снижение шума не требуется, например, при нормальном режиме полета, закрывающие конструкции перемещаются в режим открытого положения для прямого выхода газов из двигателя. Поскольку закрывающие конструкции могут перемещаться между полностью открытым положением и полностью закрытым положением, чтобы получить зоны устья и выхода переменного сечения в режиме полета, то настоящую выхлопную систему можно применять во время полета самолета с дозвуковой и сверхзвуковой скоростями. Благодаря четырехугольному, предпочтительно прямоугольному поперечному сечению, а не круглому поперечному сечению, образованному конической выхлопной системой, соответственно уменьшается количество элементов конструкции и исполнительных механизмов для этих элементов, и она становится менее сложной по сравнению с конусообразными устройствами для подавления звука.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан вид в перспективе выхлопной системы с устройством для подавления звука в режиме взлета самолета; на фиг. 2 - вид в перспективе выхлопной системы с устройством для подавления звука, представленной на фиг. 1, в режиме полета самолета.

Выхлопная система 10 имеет корпус 12 сопла с цилиндрическим впускным отверстием 14 на переднем конце для приема заднего конца реактивного двигателя и с прямоугольным выходным отверстием сзади, образованным прямоугольным профилем 16 задней части корпуса 12 сопла. За выходным отверстием расположены две лежащие друг против друга закрывающие конструкции 18, 20, каждая из которых имеет большую поверхность 22, 24 и которые соединены в виде раковины посредством противоположно расположенных шарнирных элементов 26 с корпусом 12 сопла. Шарнирный элемент 26 показан только на одной стороне корпуса 12 сопла, однако на противоположной стороне корпуса 12 сопла расположен идентичный шарнирный элемент. Противоположно расположенные закрывающие конструкции 18, 20 могут перемещаться из открытого положения (фиг. 2) в закрытое положение (фиг. 1). Каждая конструкция 18, 20 имеет две параллельные боковые стенки 28, 30, сходящиеся по высоте на конус равномерно в направлении от соответствующих шарнирных элементов 26 к соответствующим задним кромкам 32, 34. Когда конструкции 18, 20 находятся в закрытом положении (фиг. 1), задние кромки 32, 34 соединяются, при этом также соединяются, как показано, боковые стенки 28, 30, образуя камеру 36 для подавления звука, в которую проходит выходное отверстие корпуса 12 сопла. Каждая большая поверхность 22, 24 имеет множество проходящих через нее отверстий 38. Отверстия 38 расположены в столбик и образованы так, что по меньшей мере примерно 15-25% на квадратный фут (0,0929 м²) каждой большой поверхности составляют пустое пространство из-за отверстий 38, а на каждом квадратном футе (0,0929 м²) образовано примерно 45-65 отверстий. Размер каждого отверстия 38 примерно 0,25 дюйма ширины на 2 дюйма длины (6,35 мм ширины на 50,8 мм длины), причем каждое отверстие 38 эллиптической формы. Выхлопную систему 10 можно изготовить из любого, известного специалисту материала, способного выдержать и принять выхлопную среду из реактивного двигателя.

На фиг. 1 показана выхлопная система 10 в закрытом положении, когда необходимо подавление шума. Плотно расположенные отверстия 38 обеспечивают значительное подавление шума, благодаря тому, что выхлопные газы входят в корпус 12 сопла и передаются в камеру 36 подавления шума для их рассеяния через отверстия 38. На фиг. 2 показана выхлопная система 10 в открытом положении, характерном для режима полета самолета. Таким образом единственная выхлопная система 10 действует в качестве устройства для подавления звука и в качестве сопла в режиме полета. Далее, поскольку противоположно расположенные закрывающие конструкции 18, 20 могут перемещаться между полностью открытым и полностью закрытым положением, результирующий потенциал зоны устья сопла и выходной зоны переменного сечения позволяет работать самолету со сверхзвуковой, а также с обычной дозвуковой скоростью.

Хотя описан предпочтительный вариант настоящего изобретения, однако ясно, что идеи настоящего изобретения можно осуществить и использовать иным способом и что возможные изменения включены в приложенную формулу за исключением того, что ограничено известным уровнем техники.

Формула изобретения

1. Выхлопная система с устройством для подавления звука для реактивного двигателя, содержащая корпус сопла, имеющий спереди цилиндрическое впускное отверстие для размещения в нем заднего конца реактивного двигателя, а сзади четырехугольное выходное отверстие, камеру для подавления звука, выполненную с возможностью открывания и расположенную позади выходного отверстия, причем камера образована двумя лежащими друг против друга закрывающими конструкциями, каждая из которых имеет большую поверхность и шарнирно прикреплена к корпусу сопла зажимом подобным раковине для обеспечения перемещения между открытым и закрытым положениями, при этом в закрытом положении камера, имеющая четырехугольное поперечное сечение, расположена позади выходного отверстия, отличающаяся тем, что каждая большая поверхность каждой закрывающей конструкции имеет множество отверстий, которые образованы так, что примерно 15 - 25% на квадратный фут (0,0929 м²) представляют пустое пространство и на каждом футе поверхности (0,0929 м²) образовано примерно 45 - 65 отверстий.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые отверстия расположены на большей поверхности по существу равномерно.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что большая поверхность каждой противоположно расположенной закрывающей конструкции имеет две боковые параллельные стенки, сходящиеся по высоте на конус равномерно так, что при закрытом положении закрывающихся конструкций их задние кромки соединены друг с другом.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что заднее выходное отверстие корпуса сопла прямоугольное.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что заднее выходное отверстие корпуса сопла прямоугольное.

6. Система по п. 4, отличающаяся тем, что поперечное сечение закрытой камеры прямоугольное.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что малые отверстия имеют эллиптическую форму.

8. Система по п.2 или 7, отличающаяся тем, что каждое отверстие имеет размер примерно 0,25 дюйма х 2 дюйма (6,35 мм х 50,8 мм).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2