排气引射器的制作方法

本发明涉及飞行器噪声衰减领域，具体地，本发明涉及一种具有降噪功能的排气引射器。

背景技术：

1、飞机可包括辅助动力装置(apu)，以用于给与主推进发动机分离的各种飞机系统供能。在飞机起飞前，由apu供电或供气来启动主发动机；在飞机降落后，仍由apu供应电力照明和空调，从而允许主发动机提早关闭以节省燃油。因此，当飞机处于地面上时，主要由apu工作供能，由此使得apu系统的进排气噪声成为民用飞机停机坪噪声的主要来源。apu排气噪声包括燃烧噪声、涡轮噪声和喷流噪声。其中，燃烧噪声(尤其是间接燃烧噪声)是排气噪声的主要声源，其频谱如图1所示。针对该噪声特性，需在有限的飞机尾锥空间中设计尺寸足够大的消声器来降低低频噪声。

2、图2示出了apu排气引射的示意图。其中，机身蒙皮400由虚线示出，从apu 200喷出的气流和外部气流沿图2中的箭头所示的方向流入排气引射器100’，然后进入apu消声器300，最后经由排气管(未示出)进入大气。排气引射器100’通常构造成带喇叭形敞口的中空管道。当前，apu消声器一般采用阻抗复合型消声元件，其中，中高频的吸声效果与消声元件长度相关，低频的吸声效果依赖于排气消声器的体积。然而，由于飞机尾椎空间有限，因此消声元件的排布也受到限制，并且目前的排气引射器也只承担导流功能而没有降噪功能，使得apu消声器的降噪负担大，吸声效果尚具备提升空间。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改进的排气引射器，其具备降噪功能，能够有效地减轻apu消声器的降噪负担，提升吸声效果。

2、根据本发明，提供了一种排气引射器，该排气引射器用于飞行器的辅助动力装置，包括径向尺寸沿气流流动方向渐缩的渐缩部段和延续于渐缩部段的平缓部段，渐缩部段包括第一外面板和第一内面板，第一外面板和第一内面板隔开一段径向距离，且该径向距离沿气流流动方向渐缩，平缓部段包括第二外面板和第二内面板，其中，排气引射器还包括：布置于渐缩部段的第一降噪结构，该第一降噪结构包括多个第一降噪室，其中，第一降噪室中的每一个由第一外面板的一部分、第一内面板的一部分和从第一外面板延伸到第一内面板的第一侧壁围绕形成；以及布置于平缓部段的第二降噪结构，该第二降噪结构包括构成第二内面板的吸声面板。以此布置，第一降噪结构能借助亥姆霍兹共振执行降噪功能，而第二降噪结构借助吸声面板的吸声特性执行降噪功能。特别地，第一外面板与第一内面板之间的径向距离沿气流流动方向渐缩，即各第一侧壁的径向宽度渐缩，使得第一降噪结构能通过径向宽度变化的第一降噪室对频带更宽的噪声进行消除。

3、根据本发明的另一方面，第二降噪结构还包括多个第二降噪室，第二降噪室中的每一个由第二外面板的一部分、第二内面板的一部分和从第二外面板延伸到第二内面板的第二侧壁围绕形成。

4、根据本发明的另一方面，第一内面板包括穿孔板。以此方式，能够较佳地吸收中低频率的噪声，即大致在2000hz以下的噪声。此外，穿孔板较佳地由镍基高温合金制成，以适于承受辅助动力装置排气的高温、高速气流冲击。

5、根据本发明的另一方面，所述吸声面板包括两层金属纤维网结构，其中，一层金属纤维网结构编织成斜纹编织密纹网结构，另一层金属纤维网结构编织成平纹编织网结构。较佳地，斜纹编织密纹网结构比平纹编织网结构更靠近气流。斜纹编织密纹网结构相较于其他纤维编织结构有更好的吸声能力，因此使用该结构作为主要的吸声元件。由于斜纹编织密纹网结构的结构强度较低，因此使用该结构来支承斜纹编织密纹网结构。更佳地，可以设置成对的带孔洞板材以将吸声面板夹在该对的带孔洞板材之间，从而使吸声面板获得更高的结构强度。金属纤维网结构针对中高频噪声，即高于2000hz的噪声的吸声效果较佳。因此可以和消除中低频噪声效果较佳的第一降噪结构配合工作，有效实现宽带降噪。此外，金属纤维网较佳地由诸如fecral之类的耐高温材料制成。

6、根据本发明的另一方面，第一侧壁的径向宽度h1根据共振频率计算公式确定：

7、

8、其中，f为辅助动力装置的间接燃烧噪声的频率，ma为排气马赫数，c为辅助动力装置排气环境下的声速，p为穿孔板开孔率，t为穿孔板厚度，d为穿孔板开孔直径，渐缩部段包括多个第一侧壁，所述第一侧壁的径向宽度沿气流流动方向逐渐减小，其中，第一侧壁的径向宽度的最小值对应于辅助动力装置的排气间接燃烧噪声频谱峰值所对应的频率在倍频程表中的下相邻1/3倍频程中心频率，而第一侧壁的径向宽度的最大值对应于辅助动力装置的排气间接燃烧噪声频谱峰值所对应的频率在倍频程表中的上相邻1/3倍频程中心频率。径向宽度最大的第一侧壁处于排气引射器的渐缩部段的气流最先经过的位置，即最上游的位置，而径向宽度最小的第一侧壁处于排气引射器的气流最后经过的位置，即最下游的位置。具有中间宽度的第一侧壁则处于排气引射器的渐缩部段的轴向中间位置处，其宽度是辅助动力装置的排气间接燃烧噪声频谱峰值所对应的频率的函数。其他第一侧壁则定径向宽度成从最大宽度平滑地过渡到中间宽度直到最小宽度，使得第一外面板平滑。以此方式，能够较佳地对声压级较大的噪声进行吸声，提高吸声效果。

9、根据本发明的另一方面，第一降噪室填充吸声材料，其中，吸声材料包括泡沫金属、泡沫陶瓷、岩棉、玻璃纤维中的一种或多种。吸声材料能够辅助提升吸声效果。

10、根据本发明的另一方面，第一侧壁和第二侧壁可以由带孔洞板材构成。

11、根据本发明的另一方面，渐缩部段的单侧收缩锥角不大于10.5°，并且平缓部段的径向尺寸恒定或大致恒定。

12、本发明的排气引射器在渐缩部段处设置多个带径向宽度变化的第一侧壁的第一降噪室的第一降噪结构，在平缓部段处设置具有吸声面板的第二降噪结构。第一降噪结构利用多亥姆霍兹共振进行降噪，由于各第一降噪室的径向宽度也各异(具体地是依据apu燃烧噪声频谱所对应的频率的共振频率函数算得)，因此其降噪范围较宽，能更佳地针对中低频宽带噪声进行降噪。第二降噪结构利用吸声面板的良好吸声能力进行降噪。较佳地，吸声面板为多层纤维型吸声面板由斜纹编织密纹网结构和平纹编织网结构组成，其吸声能力相较于其他纤维吸声面板更佳，能够更佳地针对中高频噪声进行降噪。第一降噪结构和第二降噪结构附着在排气引射器的壁面，总体占地面积不大，因此不影响排气引射功能；而这种降噪设计使得能够在排气引射器处就开始降噪工作，从而可以有效减轻后部的apu消声器的降噪负担，并且在有限空间内提高了吸声效果。

技术特征：

1.一种排气引射器，所述排气引射器用于飞行器的辅助动力装置，包括径向尺寸沿气流流动方向渐缩的渐缩部段和延续于渐缩部段的平缓部段，

2.根据权利要求1所述的排气引射器，其特征在于，所述第二降噪结构还包括多个第二降噪室，所述第二降噪室中的每一个由所述第二外面板的一部分、所述第二内面板的一部分和从所述第二外面板延伸到所述第二内面板的第二侧壁围绕形成。

3.根据权利要求1所述的排气引射器，其特征在于，所述第一内面板包括穿孔板。

4.根据权利要求1或2所述的排气引射器，其特征在于，所述吸声面板包括两层金属纤维网结构，其中，一层金属纤维网结构编织成斜纹编织密纹网结构，另一层金属纤维网结构编织成平纹编织网结构。

5.根据权利要求4所述的排气引射器，其特征在于，所述斜纹编织密纹网结构比所述平纹编织网结构更靠近气流。

6.根据权利要求1所述的排气引射器，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的排气引射器，其特征在于，所述第一降噪室填充吸声材料，其中，所述吸声材料包括泡沫金属、泡沫陶瓷、岩棉、玻璃纤维中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的排气引射器，其特征在于，设置成对的带孔洞板材以将所述吸声面板夹在所述成对的带孔洞板材之间。

9.根据权利要求2所述的排气引射器，其特征在于，所述第一侧壁和第二侧壁由带孔洞板材构成。

10.根据权利要求1所述的排气引射器，其特征在于，所述渐缩部段的单侧收缩锥角不大于10.5°，并且所述平缓部段的径向尺寸恒定或大致恒定。

技术总结一种排气引射器，其用于飞行器的辅助动力装置，包括径向尺寸沿气流流动方向渐缩的渐缩部段和延续于渐缩部段的平缓部段，渐缩部段包括第一外面板和第一内面板，第一外面板和第一内面板隔开一段径向距离，且该径向距离沿气流流动方向渐缩，平缓部段包括第二外面板和第二内面板，其中，排气引射器还包括：布置于渐缩部段的第一降噪结构，该第一降噪结构包括多个第一降噪室，其中，第一降噪室中的每一个由第一外面板的一部分、第一内面板的一部分和从第一外面板延伸到第一内面板的第一侧壁围绕形成；以及布置于平缓部段的第二降噪结构，该第二降噪结构包括构成第二内面板的吸声面板。这种排气引射器具备宽带降噪功能，能有效提升吸声效果。技术研发人员：徐佳新,顾树青,徐亮,岑益鹏,宋晓,郑国雨受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17