ВЕНЕЦ РОТОРА ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА (ВЕНТИЛЯТОРА) ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F04D29/38 

Изобретение относится к средствам снижения шума, генерируемого компрессором турбореактивного двигателя.

Типичным режимом работы современного авиационного двигателя является режим, при котором периферийная часть первого венца ротора компрессора обтекается сверхзвуковым потоком с дозвуковой осевой составляющей. При таком обтекании в периферийной части венца образуются ударные волны, распространяющиеся "вперед" от компрессора и образующие характерный шум ("визг пилы").

Наиболее распространенными на настоящий момент средствами борьбы с этим видом шума являются изменение угла стреловидности сверхзвуковой части лопатки компрессора и установка шумопоглащающих покрытий в воздухозаборнике (например, патент США 4358246 от 9 ноября 1982г., патент США 3989406 от 2 ноября 1976г.). Однако при помощи таких технических решений не удается устранить данный вид шума полностью. Кроме того, иногда приходится вносить нежелательные конструктивные изменения (например, удлинение входной части мотогондолы для установки в ней шумопоглащающих покрытий).

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является венец турбовентилятора, содержащий специальным образом спрофилированные лопатки. Спинка профиля каждой лопатки имеет прямолинейный начальный участок, направленный по набегающему потоку (патент США 3820918 от 28 июня 1974г.). Такое профилирование позволяет избежать возникновения ударных волн, распространяющихся вверх по потоку и создающих характерный шум.

Однако такой подход налагает слишком большие ограничения на возможность профилирования лопаток с целью получения приемлемых характеристик венца π_к и кпд).

Предлагаемое техническое решение отличается от представленного в прототипе тем, что, во-первых, лопатки установлены в два ряда, сдвинутых вперед и назад по фронту относительно друг друга, во-вторых, лопатки с линейчатым участком расположены только в выдвинутом вперед ряду, а в сдвинутом назад ряду находятся лопатки с произвольным профилем. Предлагаемый венец с отмеченными отличиями позволяет избежать возникновения ударных волн, распространяющихся вверх по потоку и создающих характерный шум, сохраняя при этом приемлемые характеристики венца.

Схема предлагаемого венца ротора осевого компрессора (вентилятора) турбореактивного двигателя представлена на фиг. 1. На фиг. 2 представлено то же, с основными ударными волнами и акустическими характеристиками течения, поясняющими функционирование предлагаемого технического решения.

В венце используются два вида лопаток. Первый вид - обычные лопатки 1, устанавливаемые и профилируемые стандартным образом. Второй вид лопаток 2 - лопатки со специальным профилем спинки, установленные таким образом, чтобы фронт этих лопаток выступал вперед относительно фронта лопаток первого вида в периферийной части венца. При этом начальный участок 3 спинки сверхзвуковой части этих лопаток делают прямолинейным и направленным параллельно набегающему потоку. Величину выноса L фронта лопаток второго вида относительно фронта лопаток первого вида выбирают в зависимости от шага венца и параметров набегающего потока такой, чтобы все ударные волны 4, возникающие при обтекании спинок лопаток первого вида, расположенных между соседними лопатками второго вида, попадали на нижнюю сторону лопаток второго вида.

Таким образом, ударные волны, распространяющиеся от лопаток первого вида, отражаются от поверхности лопаток второго вида и не распространяются вверх по потоку. При этом длина прямолинейного участка 3 профиля должна быть не меньше длины, необходимой для того, чтобы акустическая характеристика 5, выходящая из конца прямолинейного участка, попадала на нижнюю сторону соседней лопатки второго вида. При таком профилировании и установке лопаток на венце не возникает возмущений, распространяющихся вверх по потоку при обтекании периферийной части венца. Таким образом, достигается заявленная цель.

В отличие от прототипа в предложенном венце ограничения по профилированию налагаются лишь на часть лопаток, позволяя добиться приемлемых характеристик венца с помощью соответствующего профилирования другой части лопаток.

Сущность изобретения: венец ротора осевого компрессора (вентилятора) турбореактивного двигателя содержит профилированные лопатки, имеющие линейчатый участок, направленный параллельно набегающему на лопатку потоку, при этом венец состоит из лопаток двух видов, установленных в два ряда, сдвинутых вперед и назад по фронту относительно друг друга. Лопатки с линейчатым участком расположены в выдвинутом вперед ряду, а в сдвинутом назад ряду находятся лопатки с произвольным профилем. Кроме того, лопатки разных видов могут иметь различную длину хорды профиля. Такое техническое решение позволяет устранить шум, возникающий при обтекании периферийной части венца сверхзвуковым потоком, сохранив при этом приемлемые характеристики (π_к и кпд). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Венец ротора осевого компрессора (вентилятора) турбореактивного двигателя, содержащий профилированные лопатки, имеющие линейчатый участок, направленный параллельно набегающему на лопатку потоку, отличающийся тем, что лопатки установлены в два ряда, сдвинутых вперед и назад по фронту относительно друг друга, причем лопатки с линейчатым участком расположены в выдвинутом вперед ряду, а в сдвинутом назад ряду находятся лопатки с произвольным профилем. 2. Венец по п. 1, отличающийся тем, что лопатки обоих рядов выполнены разнохордными, при этом длиннохордные лопатки находятся в выдвинутом вперед ряду, а короткохордные в сдвинутом назад ряду.