Шумоглушительное устройство для глушения шума в вертолетном газотурбинном двигателе и двигатель, снабженный этим устройством

Авторы патента:

F02C7/045 - со средствами для подавления шума

Владельцы патента RU 2457344:

ТУРБОМЕКА (FR)

Шумоглушительное устройство вертолетного газотурбинного двигателя содержит стенки, образующие воздухозаборник и, по меньшей мере, частично образованные шумоглушителями, рассчитанными на глушение звуковых частот, создаваемых вращением компрессора. Газотурбинной двигатель включает компрессор и канал подачи воздуха в компрессор, открытый с переднего по потоку конца через кольцевое наружное отверстие, ограниченное металлическим корпусом двигателя. Стенки, образующие воздухозаборник, служат для подачи воздуха в компрессор через канал подачи воздуха, и выполнены в виде кольцевых частей с внутренними и наружными концами. Внутренние концы кольцевых частей присоединены к металлическому корпусу вдоль наружного отверстия канала. Другое изобретение группы относится к вертолетному газотурбинному двигателю, оснащенному указанным выше шумоглушительным устройством. Изобретение позволяют обеспечить глушение шума компрессора вертолетного газотурбинного двигателя без существенного увеличения габаритов и массы, а также усложнения его конструкции. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Данное изобретение касается снижения уровня шума вертолетов, оснащенных газотурбинными двигателями.

В результате мер, предпринятых для снижения уровня шума, создаваемого лопастями несущего винта вертолета, шум, создаваемый приводным двигателем винта, составляет теперь значительную долю общего уровня шума вертолета с газотурбинным двигателем.

В патенте США 4421455 раскрыт газотурбинный двигатель, предназначенный, в частности, для ВСУ (вспомогательной силовой установки), в котором в определенных местах на стенках металлического корпуса, образующего канал подачи воздуха для компрессора двигателя, нанесено покрытие, образующее шумоглушители. Толщина покрытия занимает значительный объем, что влияет на размер двигателя. Кроме того, конструкция двигателя, в частности металлического корпуса, изначально должна быть приспособлена для размещения шумоглушителей.

Цель и сущность изобретения

Технической задачей настоящего изобретения является создание шумоглушительного устройства для вертолета без вышеупомянутых недостатков.

Данная задача выполняется путем шумоглушительного устройства для глушения шума в вертолетном газотурбинном двигателе, содержащем компрессор и канал подачи воздуха в компрессор, открытый с переднего по потоку конца через кольцевое наружное отверстие, ограниченное металлическим корпусом двигателя, причем шумоглушительное устройство содержит стенки, образующие воздухозаборник для подачи воздуха в компрессор через канал подачи воздуха, причем стенки воздухозаборника выполнены в виде соответствующих кольцевых частей с внутренними и наружными концами, по меньшей мере, частично образованных шумоглушителями, рассчитанными на глушение звуковых частот, создаваемых вращением компрессора, причем внутренние концы кольцевых частей присоединены к металлическому корпусу вдоль наружного отверстия канала.

Предложенное шумоглушительное устройство имеет ряд преимуществ. Его расположение недалеко от компрессора главного источника шума двигателя обеспечивает эффективность. Кроме того, благодаря тому, что стенки воздухозаборника находятся снаружи двигателя, будучи смонтированы на металлическом корпусе, применение шумоглушителя не создает проблем с габаритами двигателя и не требует изменения конструкции двигателя; шумоглушительное оборудование легко применимо к существующим двигателям. Помимо этого, стенки воздухозаборника вместе с шумоглушителем могут быть изготовлены из легкого материала, такого как композит смолисто-волокнистого типа, поэтому введение в конструкцию шумоглушителя мало сказывается на массе. Более того, применение данного устройства не мешает закрывать воздухозаборник противообледенительной защитой.

Также следует отметить, что при эффективном глушении шума, создаваемого вращением лопастей, при разработке конструкций последних можно ставить цель оптимизации аэродинамических характеристик, не задумываясь об уровне шума.

Согласно одному из конкретных вариантов осуществления шумоглушительное устройство также содержит шумоглушитель, образующий стенку канала подачи воздуха в компрессор на участке длины канала, начиная от его наружного отверстия.

Шумоглушитель может быть, например, покрытием стенки типа резонатора Гельмгольца, а может принадлежать к любому другому известному типу.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания изобретения следует прочесть описание, приведенное ниже в качестве руководства, но не налагающее ограничений, со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

Фиг.1 - очень схематичный вид вертолетного газотурбинного двигателя,

Фиг.2 - увеличенный местный вид, частично в разрезе, на котором показано, как шумоглушитель встроен в стенки радиального воздухозаборника компрессора двигателя, показанного на Фиг.1, и

Фиг.3 - увеличенный местный вид, частично в разрезе, на котором показано, как шумоглушитель встроен в стенки радиального воздухозаборника и в корпус канала подачи воздуха в компрессор, показанного на Фиг.1.

Подробное описание вариантов осуществления

На Фиг.1 схематично показан вертолетный газотурбинный двигатель, содержащий компрессорную ступень 10 (например, компрессор центробежного типа), в которую поступает наружный воздух через кольцевой канал 12 подачи воздуха. С переднего по потоку конца канал 12 открывается через кольцевое наружное отверстие 12а, ограниченное металлическим корпусом 14 двигателя. Корпус 14 также образует стенки канала 12. Кольцевая камера 16 сгорания, например противоточная, снабжена инжекторами (не показанными на чертеже), в которые подается топливо и первичный воздушный поток (поток внутреннего контура) из компрессора 10. Газообразные продукты сгорания из камеры 16 приводят в действие турбину 18, которая, в свою очередь, приводит в действие компрессор 10, присоединенный к последней валом 20, и силовую турбину 22 (например, одноступенчатую), присоединенную валом 23 к зубчатому механизму, который подает механическую энергию на выходной вал 24, причем валы 20 и 23 соосны.

Две стенки 30, 32 (не показанные на Фиг.1) образуют воздухозаборник 34 для канала 12 (Фиг.2). Стенки воздухозаборника состоят из двух соответствующих кольцевых частей, внутренние концы которых соединяются с передним по потоку концом канала 12 с каждой стороны отверстия 12а, а другие, т.е. наружные, концы снабжены ободками 30а, 32а, подковообразно выгнутыми наружу. На внутренних концах стенок 30, 32 воздухозаборника могут иметься кольца или лапки 30b, 32b, посредством которых те прикрепляются к корпусу 14.

Конец 34а воздухозаборника 34, образованный ободками 30а, 32а, закрыт элементом 36 противообледенительной защиты с загнутыми краями, концы которых зацепляются с углублениями ободков 30а, 32а и прикреплены к последним. Защитный элемент 36 предназначен для предотвращения образования инея в воздухозаборнике 34 и канале 12 подачи воздуха, обледенение может произойти лишь на наружной поверхности защитного элемента 36. Кольцевой обводной канал 38 обеспечен для подачи достаточного количества воздуха в канал 12, даже в случае обледенения защитного элемента 36. Канал 38 образован с одной стороны изогнутой кольцевой направляющей стенкой 39, или нагнетательным элементом, снабженным ребрами 39а жесткости и закрепленным на корпусе 14. Стенка 39 обращена к стенке воздухозаборника, например стенке 32, образующей вторую сторону канала 38 и имеющей отверстия 32 с для прохождения воздуха, выходящего из канала 38. Вышеописанная конструкция воздухозаборника, по сути, является общеизвестной.

Стенки 30, 32 образуют шумоглушители 40, 42, по меньшей мере, на протяжении части радиального размера стенок, образующих воздухозаборник 34, начиная от соединения с каналом 12 подачи воздуха, а предпочтительно на протяжении всего радиального размера воздухозаборника 34, для глушения шума, создаваемого ближайшим источником звука в двигателе, т.е. компрессором. Каждый шумоглушитель может быть изготовлен из нескольких примыкающих друг к другу частей, если это требуется по соображениям удобства изготовления.

Как подробно показано на Фиг.2, каждый шумоглушитель, например шумоглушитель 40, может быть образован набором смежных полостей, или ячеек, 40а, разделенных стенками 40b и образующих, например, сотовую структуру, при этом стенки 40b перпендикулярны поверхности стенки воздухозаборника и идут от задней стороны 40с, образованной герметичной (не пропускающей звуковые волны) жесткой пластиной или листом, до передней стороны 40d, образованной пластиной или листовым материалом, пропускающим звуковые волны. Передняя пластина или лист 40d может, например, содержать перфорацию. Также можно использовать пористую пластину или лист, проницаемые для звуковых волн, подлежащих глушению.

Глубину полостей 40а (расстояние между задней и передней сторонами) выбирают в зависимости от длины звуковых волн, подлежащих глушению. Последние порождаются в основном компрессором 10 и для современных вертолетных газотурбинных двигателей имеют частоту порядка 5-14 кГц, что требует глубины полости (составляющей четверть длины волны) приблизительно от 0,6 до 1,6 см. Размещение шумоглушителя не создает проблем с габаритами стенок воздухозаборника. Предпочтительно, чтобы стенки 30, 32, образующих воздухозаборник 34, были образованы шумоглушителем.

Так как воздухозаборник 34 расположен в «холодном» участке двигателя и не является конструктивным элементом двигателя, материал стенок 30, 32, снабженных шумоглушителями 40, 42 или образующих их, можно выбирать из широкого диапазона. В частности, губы 30, 32 и глушители 40, 42 можно выполнить из композита с волокнистой арматурой, состоящей, например, из стекловолокна или углеволокна, и смоляной матрицей. Эти материалы легкие, поэтому присутствие шумоглушителей мало сказывается на массе вертолета.

Стенка, образующая нагнетательный элемент 39, может быть изготовлена из того же материала, что и стенки 30, 32, а также может быть снабжена шумоглушителем, аналогичным шумоглушителям 30, 32, или образовывать собой шумоглушитель.

Таким образом, эффективное снижение уровня шума, издаваемого компрессором, может быть достигнуто простым способом, без проблем с габаритами и без модификации двигателя, включая канал подачи воздуха, так что изобретение можно легко применить к существующим двигателям.

Также можно (Фиг.3) снабдить шумоглушителями 26, 28 стенки канала 12 подачи воздуха на протяжении части его длины, начиная от соединения с воздухозаборником 34. Шумоглушители 26, 28 могут иметь конструкцию, аналогичную шумоглушителям 40, 42, и могут быть сделаны из того же металлического материала, что и корпус 14, или из другого материала, например, в металлический корпус может быть встроен керамический шумоглушитель.

Согласно вышеизложенному было рассмотрено изготовление шумоглушителей в виде глушителей Гельмгольца. Однако можно использовать другие конструкции шумоглушителей, например, из пенистых, керамических или пористых металлических материалов.

Согласно приведенному выше подробному описанию стенки 30, 32 воздухозаборника продолжаются вдоль кольцевого наружного отверстия 12а канала 12 подачи воздуха, вокруг всей периферийной поверхности двигателя. Изобретение также применимо в случае, когда наружное отверстие канала подачи воздуха занимает лишь участок периферии двигателя, при этом стенки воздухозаборника с шумоглушителями будут располагаться вдоль наружного отверстия и смыкаться на концах.

1. Шумоглушительное устройство для глушения шума в вертолетном газотурбинном двигателе, содержащем компрессор (10) и канал (12) подачи воздуха в компрессор, открытый с переднего по потоку конца через кольцевое наружное отверстие (12а), ограниченное металлическим корпусом (14) двигателя, причем шумоглушительное устройство содержит стенки (30, 32), образующие воздухозаборник (34) для подачи воздуха в компрессор через канал подачи воздуха, причем стенки (30, 32) воздухозаборника выполнены в виде соответствующих кольцевых частей с внутренними и наружными концами, по меньшей мере, частично образованных шумоглушителями (40, 42), рассчитанными на глушение звуковых частот, создаваемых вращением компрессора, причем внутренние концы (30b, 32b) кольцевых частей присоединены к металлическому корпусу вдоль наружного отверстия (12а) канала.

2. Шумоглушительное устройство по п.1, в котором стенки (30, 32) изготовлены из композита с волокнистой арматурой, уплотненной посредством смолы.

3. Шумоглушительное устройство по п.1, в котором радиальный воздухозаборник (34) снабжен элементом (36) противообледенительной защиты, установленным на наружных концах стенок (30, 32).

4. Шумоглушительное устройство по п.1, также содержащее шумоглушители (26, 28), образующие стенки канала (12) подачи воздуха в компрессор на участке длины канала, начиная от его наружного отверстия (12а).

5. Вертолетный газотурбинный двигатель, оснащенный шумоглушительным устройством согласно любому из пп.1-4.

Способ изготовления звукопоглощающей панели, в частности, для гондолы авиадвигателя // 2450367

Изобретение относится к способу изготовления звукопоглощающей панели, в частности, для гондолы авиадвигателя, причем панель содержит по меньшей мере одну ячеистую сердцевину, которая с одной стороны покрыта воздухонепроницаемым наружным покрытием, тогда как покрытие с другой стороны, т.е.

Конструкция кожуха воздухозаборника // 2433073

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к гондоле для турбореактивного двигателя. .

Воздухозаборник двухконтурного турбореактивного двигателя // 2413657

Шумоглушитель преимущественно для авиационных двигателей и складчатые ячейки как звукопоглощающий элемент // 2392462

Многосекционный сотовый глушитель шума для всаса газотурбинной установки // 2367807

Изобретение относится к глушителям шума энергетических установок и может быть использовано в осевых компрессорах энергетических и приводных (газоперекачивающих) газотурбинных установок.

Воздухозаборный канал двигателя летательного аппарата // 2297369

Изобретение относится к воздухозаборным каналам двигателей летательных аппаратов. .

Комплексное воздухоподготовительное устройство газотурбинной установки // 2289706

Изобретение относится к области энергетики, к устройствам для подготовки атмосферного воздуха газотурбинной установки и может быть использовано в различных климатических зонах.

Турбовентиляторный авиационный двигатель // 2261999

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно: к устройствам подавления шума турбовентиляторных авиационных двигателей. .

Способ подавления акустических шумов, возникающих в результате взаимодействия между ротором и статором в газотурбинном двигателе, и устройство для осуществления этого способа // 2246632

Покрытие для акустической обработки, передняя кромка и воздухозаборник летательного аппарата, содержащие такое покрытие // 2468226

Способ выполнения звукоизоляционной структуры, получаемая звукоизоляционная структура и покрытие, в котором применяется такая структура // 2470383

Комплексное воздухоочистительное устройство накопительного типа для газотурбинных установок и его варианты // 2472019

Изобретение относится к газоочистным устройствам и может быть использовано для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовки его к подаче в компрессор газотурбинной установки (ГТУ) с целью уменьшения абразивного износа и трактовых отложений на лопаточных элементах компрессора указанной установки

Узел из элементов, соединенных посредством устройства, обеспечивающего целостность поверхности одного из элементов // 2521824

Узел содержит первый и второй элементы и соединительное устройство между этими двумя элементами, позволяющее сохранить целостность поверхности второго элемента. Соединительное устройство содержит структурирующую обшивку, прикрепленную к первому элементу, и пористый материал, нанесенный на эту структурирующую обшивку и контактно связанный с указанным вторым элементом. Узел может быть установлен в воздухозаборнике гондолы турбореактивного двигателя с пневматической противообледенительной системой. Изобретение направлено на уменьшение веса соединительного элемента и на возможность установки узла в зоне действия высоких температур. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Конструкция стенки с шумоизолирующими свойствами и газотурбинная установка, снабженная такой стенкой // 2545266

Конструкция стенки с шумопоглощающими изолирующими свойствами для воздухозаборного коллектора газотурбинной установки содержит первое средство для механического крепления внешнего листа, герметично разделяющего пространства с обеих сторон стенки, а также второе средство для крепления шумоизолирующего материала между пространствами с обеих сторон стенки. Первое средство включает в себя несколько двутавровых балок, установленных на одной общей плоскости своими ребрами перпендикулярно данной общей плоскости, внешний лист, прикрепленный к первому фланцу двутавровых балок. Второе средство содержит шумопоглощающий изолирующий материал, которым заполнено пространство между двутавровыми балками. Шумопоглощающий изолирующий материал заключен в пространстве между внешним листом и перфорированными листами, прикрепленными ко второму фланцу двутавровых балок. Двутавровые балки и внешний лист выполнены из углеродистой стали, а перфорированные листы выполнены из нержавеющей стали. Другое изобретение группы относится к газотурбинной установке, содержащей компрессор, воздух в который поступает через воздухозаборный коллектор, включающий указанные выше стенки. Группа изобретений позволяет упростить конструкцию стенки воздухозаборного коллектора без снижении ее прочности и жесткости. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Звукоизолирующая панель, конструкция воздухозаборника и внутренняя неподвижная конструкция с такой панелью для гондолы авиадвигателя // 2545608

Звукоизолирующая панель содержит несущее покрытие и закрепленный на указанном покрытии звукопоглощающий пористый материал. Структура пористого материала выбрана из группы, включающей: пены, вспененные материалы, войлоки, а также материалы, содержащие совокупности малоразмерных элементов, а сам пористый материал выбран из группы, включающей: полимерные, металлические, керамические, композитные материалы и углеродную пену. На стороне противоположной несущему покрытию звукоизолирующая панель содержит пластину, частично покрывающую указанную панель, причем на пластине закреплен центрирующий элемент. Другое изобретение группы относится к внутренней неподвижной конструкции гондолы турбореактивного авиадвигателя, содержащей указанную выше звукоизолирующую панель. Еще одно изобретение группы относится к конструкции воздухозаборника, содержащей кромку воздухозаборника и пневматическую противообледенительную камеру. Кромка воздухозаборника оснащена первой звукоизолирующей панелью, содержащей несущее покрытие и закрепленный на несущем покрытии пористый материал. Первая звукоизолирующая панель на стороне, противоположной несущему покрытию, содержит пластину, частично покрывающую звукоизолирующую панель, причем на пластине закреплен центрирующий элемент. Противообледенительная камера образована указанной кромкой и внутренней перегородкой, закрывающей противообледенительную камеру и содержащей изогнутый элемент, закрепленный клепкой, на указанной пластине. Первая звукоизолирующая панель содержит пористый материал с открытыми порами. Конструкция воздухозаборника выполнена с возможностью смещения относительно кожуха для проведения работ по обслуживанию. Группа изобретений позволяет упростить конструкцию звукоизолирующей панели и обеспечить центрирование конструкции воздухозаборника относительно кожуха авиадвигателя. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 15 ил.

Звукопоглощающая панель гондолы турбореактивного двигателя, оснащенная встроенными крепежными элементами // 2579785

Звукопоглощающая панель содержит, по меньшей мере, одну ячеистую сердцевину, расположенную между внутренней обшивкой и наружной обшивкой. В наружную обшивку встроен, по меньшей мере, один крепежный элемент, выполненный с возможностью образования разъемного соединения с ответным крепежным элементом, взаимодействующим с конструкцией, к которой следует прикрепить звукопоглощающую панель. Крепежный элемент встроен в наружную обшивку с возможностью поворота относительно, по меньшей мере, одной оси вращения. Изобретение позволяет упростить крепление звукопоглощающей панели при сохранении ее звукопоглощающих свойств. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ расстановки лопаток в рабочем колесе вентилятора авиационного двигателя // 2580980

Изобретение относится к авиадвигателестроению и может найти применение при сборке рабочего колеса вентилятора турбовентиляторного авиационного двигателя. Техническим результатом изобретения является снижение уровней шума самолета на режимах взлета и набора высоты в контрольных точках по стандартам ИКАО. Технический результат достигается тем, что измеряют фактическое значение контролируемого параметра всех произведенных лопаток серии двигателей, сортируют их в порядке с монотонным изменением контролируемого параметра, разбивают множество лопаток на группы по числу лопаток в рабочем колесе, рассчитывают фактический диапазон допуска контролируемого параметра лопаток в каждой группе. Для группы с наибольшей величиной допуска рассчитывают величину снижения уровней шума самолета в точках, где он нормируется на режимах взлета и набора высоты, определяемую как разность между уровнями шума самолета с двигателями, имеющими стандартный допуск на угол установки лопаток рабочего колеса, и уровнями шума самолета с двигателями, у которых лопатки рабочего колеса имеют наибольшую величину диапазона допуска; в случае недостаточной величины снижения уровня шума в контрольных точках на режиме взлета и набора высоты пересортировывают лопатки между группами, уменьшая величину диапазона допуска внутри группы, после чего повторяют расчет и пересортировку до получения максимально возможного снижения уровня шума, затем расставляют лопатки из каждой группы в рабочем колесе на первой половине окружности в порядке возрастания контролируемого параметра, а на второй половине окружности - в порядке его убывания или наоборот. 1 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Сращивание искривленных акустических сотовых структур // 2588205

Изобретение относится к соединению между собой секций акустической сотовой конструкции, с образованием сращенной акустической сотовой конструкции, и может быть применено для сшивания искривленных секций акустической сотовой конструкции с образованием гондол двигателя и других акустических ослабляющих колебания структур. Сращенная сотовая конструкция содержит первую секцию, имеющую первую и вторую кромку, множество стенок, простирающихся между кромками, и образующие множество ячеек, первую сторону, с множеством выступающих стенок, каждая из которых содержит конец стенки, имеющий длину, простирающуюся между первой и второй кромками, и толщину; вторую секцию, содержащую первую и вторую кромку, множество стенок, простирающихся между кромками, и образующие множество ячеек, вторую сторону, с множеством выступающих стенок, каждая из которых содержит конец стенки, имеющий длину, простирающуюся между первой и второй кромками, и толщину; и шов, расположенный между первой и второй секциями, адгезионно связывающий первую и вторую стороны сотовой конструкции, при этом шов содержит адгезив для обеспечения связывания с концами стенок первой и второй сторон сотовой конструкции и опору для адгезива, которая представляет собой опору шва сотовой конструкции и содержит первую кромку, расположенную рядом с первой стороной сотовой конструкции, и вторую кромку, расположенную рядом со второй стороной сотовой конструкции, множество стенок, простирающихся между первой и второй кромками опоры шва, и образующие множество ячеек шва, причем адгезив расположен в ячейках шва. Изобретение обеспечивает прочные и гибкие швы и сохранение акустических свойств конструкции. 8 н. и 10 з.п. ф-лы, 14 ил.

Двухконтурный турбореактивный двигатель // 2589574

Двухконтурный турбореактивный двигатель содержит рабочее колесо вентилятора, имеющее лопатки и охваченное кольцевым картером. Картер содержит средства всасывания воздуха в кольцевом зазоре, образованном между картером и радиально наружными концами лопаток рабочего колеса вентилятора. Средства всасывания содержат входное отверстие, выполненное в виде, по меньшей мере, одной входной щели во внутренней стенке картера и соединенное с всасывающим каналом, проходящим вниз по потоку. Входная щель средств всасывания расположена в осевом направлении только напротив размещенной вверху по потоку хорды лопаток рабочего колеса вентилятора на их радиально наружном конце. Изобретение направлено на упрощение конструкции и уменьшение широкополосного шума. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.