包括声学处理的推力反向器叶栅的制作方法

1.本发明涉及对由飞行器的涡轮机所发出的声波的声学处理，更具体地，涉及对在涡轮机的推力反向器的区域中声波的处理。


背景技术：

2.当涡轮机运行时，在流体和涡轮机的固体部分之间的相互作用是在涡轮机的两侧传播的噪声产生的原因。
3.使该声学辐射衰减的方式之一是在与声波接触的表面的区域中集成声学处理装置。
4.在常规方面，通过布置在其中传播声波的管道的湿润表面的区域中的吸音面板完成涡轮喷气发动机的声学处理，以及更精确地，由转子与其环境之间相互作用所辐射的噪声的声学处理。湿润表面是指与流体流接触的表面。这些面板通常是夹层型的复合材料，其封围蜂窝状吸声形成单元。
5.例如，现有技术公开了具有单自由度(sdof)的声学面板，其具有衬套涡轮机的短舱的壁的常规的蜂窝状声学处理结构。
6.由于使用谐振腔的声学处理面板技术的运行原理，声学处理面板的径向体积(即，径向厚度)取决于为在声阻尼方面中获得最大有效性的特定处理频率。
7.然而，发动机架构越来越显示了日益地慢的叶轮的旋转速度，以及叶轮上的日益地少量的叶片，这导致降低了与包括风扇和定子级的模块，或者用于“出口导向叶片”的“出口导向叶片风扇”的模块相关联的噪声的主频率。因此，当前无法满足在声学面板的最佳厚度与短舱内可用体积之间的适配。
8.为了使飞行器减速，涡轮机通常包括推力反向器。存在基于叶栅作用的两种主要推力反向器技术。区分两种类型的叶栅式推力反向器：固定的叶栅式推力反向器以及滑动连接的叶栅式推力反向器。
9.图1a和1b示出了在根据现有技术的第一已知实施例的涡轮机1的纵向平面中，分别地处于禁用反推力的位置和启动反推力的位置的示意剖视图。
10.涡轮机1包括绕限定轴向方向da、径向方向dr和周向方向dc的x轴线旋转对称的短舱2，风扇3，初级流4、次级流、初级定子级5、次级定子级6，以及包括叶栅8的叶栅式反推力装置7。
11.如图1a和1b所示，图1a和1b示出了一种配备有固定的叶栅式推力反向器的涡轮机，在固定的叶栅式推力反向器中，叶栅8嵌入，即，固定到短舱2的上游部分21，并与短舱2的下游部分22滑动连接，相对于涡轮机1中的气流f的流动方向限定了上游和下游部分。在下游方向移动时，短舱2的下游部分22露出叶栅8，所述叶栅8成为在短舱2内部的流与其中涡轮机1使用的周围环境之间的唯一界面。
12.图2a和2b示出了在根据现有技术的第二实施例的涡轮机1的纵向平面中，分别地处于禁用反推力的位置和启动反推力的位置的示意剖视图。
13.如图2a和2b所示，它们示出了一种配备有滑动连接的叶栅式推力反向器的涡轮机1，在固定的叶栅式推力反向器中，叶栅8相对于短舱2的上游部分21滑动连接，并且相对于短舱2的下游部分22嵌入安装。向下游移动时，短舱2的下游部分22从短舱2拉出叶栅8，以将其定位在短舱2内部的流和周围环境之间的界面处。
14.总之，推力反向器代表了对于推进系统的性能非常不利的成本、质量和体积，同时它们的目的仅用于着陆阶段。它们在短舱中使用的体积在现有技术中特别地不能用于对由涡轮机所发出的声波进行声学处理。
15.在使用带门的推力反向器的推进系统架构中，所述带门的推力反向器在次级流内侧展开以使短舱外部上游的流偏转，一种作为集成常规的声学处理已知的的实践包括将声学面板结合在反向器门的空腔中。该实践仅包括将常规的吸音面板结合到可用体积中，就像对风扇机壳所做的那样。


技术实现要素：

16.本发明旨在提供叶栅式推力反向器的叶栅，当叶栅安装在涡轮机的推力反向器中时，两者重新定向短舱外部的涡轮机的上游方向上的气流，最小化通过叶栅的负载损失，并且最大化吸声效率。
17.本发明的目的是提出一种用于旨在被安装在飞行器的涡轮机上的反推力装置的叶栅，该叶栅包括沿第一方向延伸的第一隔板、沿与第一方向正交的第二方向延伸的第二固定隔板、以及框架，第一隔板和第二隔板在该框架内延伸，该框架包括沿第一方向延伸的至少两个固定壁、以及在包括第一方向和第二方向的平面中在两个第二隔板之间延伸的每个第一隔板的至少一部分。
18.根据本发明的通常特征，至少一个第一隔板沿第二方向在第一位置和第二位置之间可移动，在所述第一位置中，所述至少一个第一隔板沿第二方向远离框架的所述固定壁，以与第一隔板和框架的固定壁形成多个谐振腔，在所述第二位置中，所述至少一个第一隔板与固定壁或另一个第一隔板接触。
19.通常，在现有技术中，在反向器叶栅和声学面板之间单元的数量差异显著。这种差异是由于优选的特性不同。
20.反推力叶栅的特征通常在于金属结构，其尺寸能够承受住在反推力阶段中其受到的气动负载。这种结构也产生负载损失。单元是由四个壁组成的体积，流体可以通过其循环。由于空气通过的阻力过大，单元的密度过大可能会损害推力反向器的有效性。
21.另一方面，声学面板结构不受气动力的影响。构成它们的隔板非常薄，并且它们很小的体积优化了面板的调谐，即，最大化阻尼频率。
22.因此，反推力和声学处理这两种功能需要非常不同的单元结构。
23.第二隔板旨在沿与涡轮机内部的气流流向正交的方向被定向，所述涡轮机包括配备有此类叶栅的反推力装置。当叶栅安装在涡轮机上的反推力装置上时，沿涡轮机的方位角或径向方向被定向的第二隔板对于保证反推力的功能性必不可少。事实上，正是由于这些第二隔板，在其中安装有反推力装置的短舱内部，在流中循环的气流可被捕获，并相对于短舱内部的气流流向，被重新定向在短舱外部的涡轮机上游。
24.第一隔板旨在沿涡轮机内部的气流方向被定向，所述涡轮机包括配备有此类叶栅
的反推力装置。当叶栅安装在涡轮机的反推力装置上时，沿涡轮机的轴向方向被定向的第一隔板对于反推力的功能性并非必不可少。然而，它们能够形成谐振空腔，用于衰减由涡轮机所产生的声波。
25.根据本发明，叶栅的至少一个第一隔板沿第二方向的移动性提供了根据叶栅的运转模式修改叶栅的单元数量的可能性，例如，对于沿第一方向在两个第二隔板或者第二隔板与框架之间的相同给定体积，根据第二移动隔板的数量，具有单个大单元或者至少两个更小的单元。换而言之，至少一个第一隔板的移动性具有变化的单元的数量，以在“反推力”模式中限制该数量，并且在“声学处理”模式中提高该数量。
26.在叶栅的第一方面，每个第一移动隔板可以包括凹口，该凹口被配置成容纳第二隔板，并且允许所述第一隔板沿第二隔板移动，并且每个凹口可以包括用于密封该凹口的密封件。
27.当叶栅以声学处理模式正运转时，通过限制单元之间的声泄露，该构造改进了谐振腔中单元的形成。
28.在叶栅的第二方面，凹口的密封件可以是刷式密封件或舌形密封件。
29.在叶栅的第三方面中，叶栅可以包括至少两个第一移动隔板以及第一隔板的至少一个平移系统，该平移系统包括致动器和至少两个拉杆，该拉杆包括第一端和第二端，相同的平移系统的拉杆的第二端被连接在一起，以形成连接至致动器的共同的枢转连接部，并且相同的平移系统的每个拉杆的第一端作为枢转连接部被固定到第一移动隔板。
30.使用相同致动器将最小化执行优选的功能所需的致动器的数量。
31.在叶栅的第四方面，叶栅可以包括第一隔板的至少一对平移系统，相同对系统中的平移系统连接到相同的第一移动隔板。
32.使用两个平移系统移动相同的第一移动隔板，或者相同的第一移动隔板允许第一移动隔板上的两个紧固点，并且因此减小施加在相同的紧固点上的机械应力，并且减小平移期间第一移动隔板中的变形。
33.在叶栅的第五方面中，沿第一方向，所述至少一个第一移动隔板可以包括第一端和第二端，一对系统中的第一系统的拉杆的第一端作为枢转连接部被固定到第一移动隔板的第一端，并且相同对系统中的第二系统的拉杆的第一端作为枢转连接部被固定到相同的第一移动隔板的第二端。
34.通过最小化移动隔板中的弯曲应力，将相同对系统中的平移系统连接至叶栅的第一移动隔板的两端使得平移容易。
35.在叶栅的第六方面，相同对平移系统中的平移系统的致动器可以机械地连接在一起。
36.连接相同对平移系统中的平移系统的致动器产生第一移动隔板中的弯曲应力和摩擦力的精确同步。
37.在叶栅的第七方面中，连接至被布置在两个固定壁之间的第一隔板的拉杆具有将所述两个连续的固定壁隔开的距离一半和全部之间的长度，其中沿第二方向连续地布置所述两个固定壁。
38.在叶栅的第八方面中，两个以上的第一移动隔板被布置在沿第二方向连续地被布置的两个固定壁之间，并且连接至被布置在所述两个连续的固定壁之间的第一隔板的拉杆
具有彼此不同的长度。
39.在叶栅的第九方面中，至少一个平移系统的致动器可以是气动致动器或电致动器，该气动致动器或电致动器被配置成使第一移动隔板远离彼此移动远至所述第一位置，或者将它们更靠近彼此移动远至所述第二位置。
40.在叶栅的第十方面中，第一隔板的厚度可以在0.5mm至4mm之间，以便尽可能最好地使得叶栅中的质量和负载损失最小化。沿第二方向测量第一隔板的厚度。
41.在叶栅的第十一方面，叶栅可以包括定位在叶栅上的止动件，用于停止第一移动隔板在第一位置中的平移，以产生精确定位。
42.在本发明的另一个目的中，提出了一种用于飞行器的涡轮机的反推力叶栅装置，其特征在于，它包括至少一个如上文所限定的叶栅。
43.在反推力装置的第一方面中，所述至少一个平移系统的致动器被配置为通过与反推力装置的触发同步的方式，使第一移动隔板远离彼此移动远至所述第一位置或者将它们更靠近彼此移动远至所述第二位置。
44.使致动器与反推力装置的触发同步将平移力施加在所有连接点上，以根据反推力装置的运转模式展开或响应移动隔板结构，其中可以禁用反推力装置(即，在声学处理模式中)或启用反推力装置(即，在反推力模式中)。
45.在本发明的又一目的中，提出了一种用于安装在飞行器上的涡轮机，该涡轮机包括旋转对称的限定轴向方向和径向方向的短舱，该短舱包括沿径向方向的厚度和沿轴向方向在其厚度中延伸的壳体，该壳体用于接收反推力叶栅装置的叶栅。
46.根据本发明的这一目的的通常特征，涡轮机可以包括如上文所限定的反推力叶栅装置，当不需要反推力时，叶栅被布置在涡轮机的短舱的相应壳体中，其中第一隔板沿轴向方向和径向方向延伸，并且第二隔板沿径向方向并且沿与该轴向方向和该径向方向正交的方向延伸，该第一方向对应于该轴向方向。
47.在涡轮机的实施例中，短舱可以包括形成壳体的径向内壁的穿孔壁和形成壳体的径向外壁的反射壁。
48.在本发明的另一个目的中，提出了一种包括如上文所限定的至少一个涡轮机的飞行器。
附图说明
49.【图1a-1b】已经描述的图1a和1b示出了在根据现有技术已知的第一实施例的涡轮机的纵向水平面中，分别地处于禁用反推力的位置和启动反推力的位置的示意剖视图。
50.【图2a-2b】已经描述的图2a和2b示出了在根据现有技术已知的第二实施例的涡轮机的纵向水平面中，分别地处于禁用反推力的位置和启动反推力的位置的示意剖视图。
51.【图3a-3b】图3a和3b示出了根据平面的示意性剖视图，该平面包括轴向方向并且与根据本发明的第一实施例的涡轮机的反推力装置的叶栅的径向方向正交，分别地处于禁用反推力的位置和启动反推力的位置。
52.【图4】图4示出了根据平面的示意性剖视图，该平面包括根据本发明的实施例的用于涡轮机的反推力装置的叶栅的轴向方向和径向方向。
53.【图5a-5b】图5a和5b示出了根据平面的示意性剖视图，该平面包括轴向方向并且
与根据本发明的第二实施例的涡轮机的反推力装置的叶栅的径向方向正交，分别地处于禁用反推力的位置和启动反推力的位置。
具体实施方式
54.图3a和3b示出了根据平面的示意性剖视图，该平面包括轴向方向并且与根据本发明的第一实施例的涡轮机的反推力装置的叶栅的径向方向正交，分别地处于禁用反推力的位置和启动反推力的位置。
55.涡轮机包括反推力装置，该反推力装置可以根据图1a和1b中描述的运转或根据图2a和2b中描述的运转来运转。
56.反推力装置包括多个叶栅80，所述多个叶栅80被组装以形成格栅冠。每个叶栅80包括框架81，在该框架81内，第一隔板82在第一方向上延伸，并且第二隔板83在与第一方向正交的第二方向上延伸。
57.而且，如图3a和图3b中所示，在第一方向上，框架包括两个固定侧壁810和固定中心壁815，该固定中心壁在第二方向上将叶栅划分成两个矩形区800，该矩形区的长度等于框架81的长度的一半。
58.如在示出了示意性剖视图的图4中所示例的，根据包括图3a和图3b的叶栅80的第一方向和与第一方向和第二方向正交的第三方向的平面，框架81以及第一隔板82和第二隔板83在与第一方向和第二方向正交的第三方向上延伸。第一隔板82具有在10mm至300mm之间的高度h。
59.如图4中还示例的，第一隔板82中的每个包括被配置为容纳第二隔板83中的一个的凹口820。在每个凹口820中，第一隔板82还包括安装在第一隔板82上的刷式密封件825或舌形密封件。
60.第一隔板83的厚度在0.5mm至4mm之间，以便尽可能最好地使得叶栅中的质量和负载损失最小化。
61.当反推力装置安装在诸如图1a、图1b、图2a、图2b所示的涡轮机上时，第一方向对应于涡轮机1的轴向方向da，第二方向对应于涡轮机1的周向方向dc，并且第三方向对应于涡轮机1的径向方向dr。
62.第二隔板83是方位隔板，旨在启动反推力装置时，将气流f定向到短舱2的外部和定向到涡轮机1的上游，用于反推力。第一隔板82是轴向隔板，旨在与第二隔板83一起限定谐振腔84，以在禁用反推力装置时，吸收由涡轮机产生的声波。
63.如图3a和3b所示，第一隔板82可以沿着第二隔板83(即，沿第二方向dc)，在图3a中所示的第一位置和图3b中所示的第二位置之间行进，在所述第一位置中，第二隔板83沿第二方向dc彼此均匀地间隔开以形成多个谐振腔84，在所述第二位置中，第一隔板82作为抵靠它们的矩形区800的固定壁810和810的一组等同地合拢回，以具有在第一方向da上在两个第二隔板83之间或者在第二隔板83与框架81之间延伸的单个单元。
64.在图3a和3b所示的示例中，在第二位置中，在每个矩形区800中，两个第一移动隔板82抵靠固定侧壁810布置，并且两个第一移动隔板82抵靠固定的中心壁815布置。在第一位置，在每个矩形区800中，四个第一移动隔板82在第二方向上均匀地间隔开以与第二隔板83形成相同的谐振腔84。
65.图3b示例了处于推力反向器的启动位置的叶栅80，即，处于叶栅80已经从壳体25退出的位置，该壳体25设置在短舱2的厚度中用于当禁用推力反向器时，接收叶栅80。壳体25包括开口250，该开口用于沿轴向方向da将叶栅80插入壳体25中；后壁252，该后壁在径向方向dr上与开口250相反地延伸；以及穿孔壁和反射壁，该穿孔壁和反射壁彼此平行并且在轴向方向da上和在周向方向dc上延伸。在图3a和3b中未示出穿孔壁和反射壁，已知这些图是剖视图。穿孔壁在反射壁的径向内侧。当将叶栅插入壳体中时，穿孔壁和反射壁现在形成赫尔姆霍茨谐振器型的谐振腔，该谐振腔设置有体积和由穿孔壁的每个开口形成的颈部。
66.图5a和5b示例了根据平面的示意性剖视图，该平面包括轴向方向并且与根据本发明的第二实施例的用于涡轮机的反推力装置的叶栅的径向方向正交，分别地处于禁用反推力的位置和启动反推力的位置。
67.在该实施例中，每个矩形区800包括两个第一移动隔板82。矩形区800可以包括更大偶数个第一移动隔板82。
68.在图5a和5b所示例的第二实施例中，叶栅80包括控制这两个第一移动隔板82在第二方向dc上的移动的第一平移系统和第二平移系统90。两个平移系统90连接在一起以便以同步的方式一起被致动。它们还与反推力装置同步，以在反推力装置切换到禁用模式(即，专用于涡轮机所发出的声波的声处理的运转模式)时，将第一移动隔板82移动到第一位置，或者在反推力装置切换到启动模式(即，用于反推力的运转模式)时，将第一移动隔板82移动到第二位置。
69.每个平移系统90包括拉杆92和致动器94。每个拉杆92包括沿第一移动隔板82的第一方向da，作为枢转连接部耦接在一端的第一端920。在第一方向da上，每个第一隔板82包括第一端820和第二端825。第一平移系统90的拉杆92的第一端920作为枢转连接部连接至第一移动隔板82的第一端820，并且第二平移系统90的拉杆92的第一端920作为枢转连接部连接至第一移动隔板82的第二端825。
70.每个拉杆92包括与第一端920相对的第二端925。平移系统90的每个拉杆92的第二端925被机械地连接在一起，以便将它们连接到致动器94上。
71.在图5a和5b所示例的实例中，每个平移系统90包括两个第一拉杆和两个第二拉杆92。两个第一拉杆92的第二端925被一起连接在第一共同的枢转连接部930中，并且两个第二拉杆92的第二端925被一起连接在第二共同的枢转连接部930中。两个共同的枢转连接部930经由连杆928联接到致动器94。
72.第一平移系统90的致动器94和第二平移系统90的致动器94结合在一起，如此多使得当启动致动器94时，根据切换到反推力的请求，每个致动器94朝向叶栅80的框架81推动连杆928；换而言之，两个平移系统90的致动器94将两个连杆928推向彼此。
73.该动作启动拉杆92的部署，即，使拉杆的第一端920远离彼此移动，使其第二端925一起连接在相同的共同的枢转连接部930中。拉杆92的这种部署使得两个第一移动隔板82中的每个朝向固定壁810或815移动。
74.当禁用致动器94时，根据切换到反推力请求，每个致动器94在与叶栅80的框架81相反的方向上拉回连杆928；换而言之，两个平移系统90的致动器94将两个连杆928远离彼此移动。
75.该动作引起拉杆92的缩并，即，拉杆的第一端920彼此更靠近地移动，使其第二端
925一起被连接在相同的共同的枢转连接部930中。拉杆92一起移动使得固定壁810或815中的两个第一移动隔板82中的每一个分开移动到与第二隔板83形成相同体积的谐振腔的点。
76.本发明因此提供了叶栅式推力反向器的叶栅，当叶栅安装在涡轮机的推力反向器中时，两者重新定向短舱外部的涡轮机的上游方向上的空气流，最小化通过叶栅的负载损失，并且最大化吸声效率。