專利名稱：對(duì)旋式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有對(duì)旋式螺旋槳陣列的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特別地，但并非排他性地，包括不同的槳葉數(shù)目和陣列間的特定間距用于降噪。本發(fā)明還涉及一種操作對(duì)旋式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行降噪的方法。
背景技術(shù)：
與在涵道(duct)內(nèi)進(jìn)行聲學(xué)處理的涵道風(fēng)扇式燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)相比時(shí)，用于航空器推進(jìn)的開(kāi)式轉(zhuǎn)子渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)缺點(diǎn)為噪聲惡化(noise penalty) 0US4, 883，240披露了一種對(duì)旋式成對(duì)的航空器螺旋槳，其產(chǎn)生以調(diào)頻載波形式的噪聲。調(diào)頻允許設(shè)計(jì)者操縱噪聲能譜以便(例如)將大部分聲能置于聽(tīng)不見(jiàn)的頻率范圍內(nèi)。這通過(guò)對(duì)旋式螺旋槳來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)旋式螺旋槳包括(a)具有m個(gè)槳葉的第一螺旋槳，以及(b)具有N2個(gè)槳葉的第二螺旋槳，其中選擇m和N2使得連續(xù)的槳葉交錯(cuò)并不鄰近。m 和N2代表著不相等的槳葉數(shù)目且兩者差別為二，并且優(yōu)選地不具有公分母。而且，第一螺旋槳包括比后部第二螺旋槳更多的槳葉。一般而言，第一螺旋槳中的槳葉數(shù)目越多，第二螺旋槳切割穿過(guò)更多但更小的尾流渦旋所產(chǎn)生的噪聲就越小。但卻需要考慮在重量與氣動(dòng)性能要求之間的折中。盡管這種對(duì)旋式槳葉陣列布置可產(chǎn)生比其它布置更小的噪聲，但近來(lái)的航空器噪聲限制明顯地更加嚴(yán)格且因此需要進(jìn)一步降噪。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，這種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有對(duì)旋式成對(duì)的航空器螺旋槳，對(duì)于給定額定功率，這種航空器螺旋槳產(chǎn)生較小的噪聲。根據(jù)本發(fā)明，提供一種操作對(duì)旋式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，該對(duì)旋式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)具有前螺旋槳和后螺旋槳，其中至少在起飛、爬升、巡航階段以及進(jìn)場(chǎng)階段操作該發(fā)動(dòng)機(jī)， 在巡航階段，發(fā)動(dòng)機(jī)以大體上恒定的螺旋槳尖端速度操作，該方法的特征在于以下步驟在起飛、爬升或進(jìn)場(chǎng)階段中的至少一個(gè)階段期間，以比巡航尖端速度更大的尖端速度來(lái)操作這些螺旋槳中的至少一個(gè)的尖端速度。優(yōu)選地，兩個(gè)螺旋槳的尖端速度均大于巡航尖端速度。有利地，在起飛、爬升或進(jìn)場(chǎng)階段中的至少一個(gè)階段期間螺旋槳的尖端速度大于巡航尖端速度至少10%。優(yōu)選地，在起飛或進(jìn)場(chǎng)階段中的至少一個(gè)階段期間，螺旋槳的尖端速度大于巡航尖端速度20% +/_5%。
優(yōu)選地，螺旋槳包括可變間距槳葉，該方法包括使槳葉從它們的巡航間距閉合至它們的進(jìn)場(chǎng)間距的步驟。優(yōu)選地，螺旋槳包括可變間距槳葉，該方法包括使槳葉從它們的起飛間距打開(kāi)至它們的巡航間距的步驟。在本發(fā)明的另一方面，提供一種對(duì)旋式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有前螺旋槳和后螺旋槳，前螺旋槳具有至少9個(gè)槳葉(Nf = 9)和直徑Df，后螺旋槳具有的最大的槳葉數(shù)目Nr = Nf減去至少3，前螺旋槳和后螺旋槳以軸向間隙χ而分開(kāi)，其特征在于比率x/Df介于0. 15 與0.4之間。優(yōu)選地，前螺旋槳具有12個(gè)槳葉且后螺旋槳具有9個(gè)槳葉?；蛘撸奥菪龢哂?2個(gè)槳葉，而后螺旋槳具有7個(gè)槳葉?；蛘?，前螺旋槳具有12個(gè)槳葉，而后螺旋槳具有5個(gè)槳葉。有利地，前螺旋槳具有比后螺旋槳更大的直徑。優(yōu)選地，后螺旋槳的直徑比前螺旋槳小 0. 05Df 至 0. 2Df0


參看附圖將以舉例說(shuō)明的方式更全面地描述本發(fā)明，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明具有對(duì)旋式成對(duì)的螺旋槳的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意剖面；圖2是螺旋槳的槳葉陣列的示意圖，圖示了轉(zhuǎn)子單獨(dú)的噪聲；圖3是螺旋槳的槳葉陣列的示意圖，圖示了快速衰減的位勢(shì)氣動(dòng)流場(chǎng)(potential aero dynamic flow field)；圖4是典型螺旋槳槳葉升阻曲線；圖5是可變間距槳葉的示意端視圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1，大體上以10表示雙軸、對(duì)旋式螺旋槳燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)且其具有主要的和旋轉(zhuǎn)的軸線9。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括核心發(fā)動(dòng)機(jī)11，核心發(fā)動(dòng)機(jī)11在軸向流動(dòng)系列中具有進(jìn)氣口 12、中壓壓縮機(jī)14 (IPC)、高壓壓縮機(jī)15 (HPC)、燃燒設(shè)備16、高壓渦輪17 (HPT)、低壓渦輪18 (IPT)、自由動(dòng)力渦輪19 (LPT)和核心排氣噴嘴20。機(jī)艙21通常包圍著核心發(fā)動(dòng)機(jī)11 且限定了進(jìn)氣口 12和噴嘴20以及核心排氣涵道22。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括兩個(gè)對(duì)旋式螺旋槳 23、24，它們附連到自由動(dòng)力渦輪19上并且由自由動(dòng)力渦輪19驅(qū)動(dòng)，自由動(dòng)力渦輪19包括對(duì)旋式的槳葉陣列25、26。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10以常規(guī)方式工作使得進(jìn)入到進(jìn)氣口 12的空氣被IPC 14加速并且壓縮且被引導(dǎo)到HPC 15內(nèi)，在HPC 15處發(fā)生進(jìn)一步的壓縮。從HPC 15排出的壓縮空氣被引導(dǎo)到燃燒設(shè)備16內(nèi)，在這里其與燃料相混合并燃燒該混合物。然后所產(chǎn)生的熱燃燒產(chǎn)物通過(guò)高壓渦輪17、低壓渦輪18和自由動(dòng)力渦輪19膨脹并由此驅(qū)動(dòng)高壓渦輪17、低壓渦輪18和自由動(dòng)力渦輪19，之后通過(guò)噴嘴20排放以提供某些推進(jìn)推力。高壓渦輪17、低壓渦輪18和自由動(dòng)力渦輪19分別通過(guò)合適的互連軸桿來(lái)驅(qū)動(dòng)高壓壓縮機(jī)15和中壓壓縮機(jī)14以及螺旋槳23、24。通常，螺旋槳23J4提供絕大部分推進(jìn)推力。螺旋槳陣列23J4分別以介于前間距變化軸線23P與后間距變化軸線24P之間的軸向間距χ分開(kāi)。一般情況下，陣列23、24的直徑近似相同，但在本發(fā)明的范疇內(nèi)，可使用不同的直徑。在優(yōu)選實(shí)施例中，前螺旋槳23被設(shè)計(jì)成具有12個(gè)槳葉；后螺旋槳M被設(shè)計(jì)成具有9個(gè)槳葉。前間距變化軸線2 與后間距變化軸線24P之間的軸向間隔χ是前螺旋槳直徑Df的四分之一(即，x = Df/4)。主要噪聲音調(diào)源是由每個(gè)槳葉陣列23J4所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子單獨(dú)的音調(diào)30(參看圖 2)和此外，由每個(gè)槳葉陣列23J4周圍的氣動(dòng)流場(chǎng)之間的相互作用所產(chǎn)生的音調(diào)32。流場(chǎng) 32包括“位勢(shì)”和粘性分量二者。本發(fā)明包括在起飛、爬升和/或進(jìn)場(chǎng)時(shí)修改槳葉尖端23τ、 24τ的速度以優(yōu)化(最小化)槳葉陣列23、24的阻力，從而減小來(lái)自每個(gè)槳葉的尾流34的強(qiáng)度，并且由此減小由尾流34與下游槳葉M和周圍環(huán)境相互作用所產(chǎn)生的噪聲。通過(guò)對(duì)前陣列23和后陣列對(duì)二者上的槳葉數(shù)目的合適選擇、對(duì)軸向間隙x(圖1) 的合適選擇以及對(duì)槳葉尖端速度的合適選擇來(lái)控制額外的噪聲源(音調(diào)3 。(源自任一陣列23、24的)位勢(shì)場(chǎng)32的強(qiáng)度的變化如下
權(quán)利要求
1. 一種對(duì)旋式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有前螺旋槳和后螺旋槳03，M)，所述前螺旋槳和后螺旋槳包括可變間距槳葉，所述前螺旋槳具有至少9個(gè)槳葉(Nf = 9)和直徑Df，所述后螺旋槳04)具有的最大槳葉數(shù)目Nr = Nf減去至少3，前螺旋槳和后螺旋槳(23，24) 以軸向間隙χ分開(kāi)，其中根據(jù)等式比率x/Df介于0. 15與0.4之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)旋式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，前螺旋槳具有12個(gè)槳葉且所述后螺旋槳04)具有9個(gè)槳葉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)旋式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，前螺旋槳具有12個(gè)槳葉且所述后螺旋槳04)具有7個(gè)槳葉。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)旋式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，前螺旋槳具有12個(gè)槳葉且所述后螺旋槳04)具有5個(gè)槳葉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的對(duì)旋式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，前螺旋槳03)具有比所述后螺旋槳04)更大的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的對(duì)旋式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其中后螺旋槳04)的直徑比所述前螺旋槳(23)小 0. 05Df 至 0. 2Df0
全文摘要
本發(fā)明提供一種對(duì)旋式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有前螺旋槳和后螺旋槳(23，24)，所述前螺旋槳和后螺旋槳包括可變間距槳葉，所述前螺旋槳(23)具有至少9個(gè)槳葉(Nf＝9)和直徑Df，所述后螺旋槳(24)具有的最大槳葉數(shù)目Nr＝Nf減去至少3，前螺旋槳和后螺旋槳(23，24)以軸向間隙x分開(kāi)，其中根據(jù)等式比率x/Df介于0.15與0.4之間。
文檔編號(hào)B64C11/48GK102390523SQ20111030096
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2008年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月10日
發(fā)明者A·B·帕里, M·D·泰勒, N·霍沃思 申請(qǐng)人:勞斯萊斯有限公司