[发明专利]发动机喷管及包含其的涡扇发动机

说明书

本发明公开了一种发动机喷管及包含其的涡扇发动机，发动机喷管包括外涵壳体和内涵壳体，内涵壳体设于外涵壳体的内侧，内涵壳体的内腔形成内涵道，外涵壳体和内涵壳体之间形成外涵道，其特征在于，内涵壳体和/或外涵壳体的周向上设有多个通孔，通孔内设有遮挡件，遮挡件能被控制打开或封闭通孔。本发明使得发动机喷管在喷射气流时，外涵道内的气流可通过通孔进入内涵道内并与内涵道内的气流提前混合接触形成交流机制，外界大气内的气流可通过通孔进入外涵道内并与外涵道内的气流提前混合接触形成交流机制，通过更有效的掺混混合来达到降低喷流噪声的目的。

技术领域

本发明涉及一种发动机喷管及包含其的涡扇发动机。

背景技术

噪声适航标准，是指适航部门规定用于管理航空器噪声水平的基本准则。由于噪声影响人的身体健康，造成环境污染，因此适航噪声主要关注飞机在起飞、飞越和进场工况下的噪声大小。发动机噪声是飞机的主要噪声源，作为发动机噪声主要声源之一的喷流噪声一直是发动机噪声控制研究中的重要课题。

喷流噪声的形成机理一般为喷气流入静止的或流速较慢的气流时，高速喷流与周围相对静止的介质急剧混合，从而使得射流边界层中形成强烈的湍流脉动。由于气体中动量的变化要由作用力来平衡，在无固体边界的纯空气流中，该作用力的变化是由压力变化产生的，流动区域内压力引起密度起伏，它传播到流动区域之外的介质，这就是喷流噪声的来源。

增大涡扇发动机涵道比可以降低发动机的排气速度，进而降低喷流噪声。因此，现有的涡扇发动机就是采用大涵道比设计，显著降低了喷流噪声。目前，锯齿喷管是现今使用较多的喷流降噪方案，锯齿喷管通过增强高速喷流和环境大气的掺混降低了喷流噪声，但其缺点是锯齿设计同时会造成喷管气动性能减低，是以推力损失为代价获得降噪量收益。由于涡扇发动机处于起飞和飞越适航工况时，喷流噪声才占主要分量，涡扇发动机在进场适航工况和高空巡航阶段时，风扇噪声是主要分量，喷流噪声占比不高。而锯齿喷管会一直产生推力损失，进而影响涡扇发动机的性能。因此，如何在不影响或者小幅度影响发动机喷管在适航工况和高空巡航阶段时的气动性能的同时降低喷流噪声，是发动机喷流降噪需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中采用锯齿喷管降低喷流噪声会造成涡扇发动机在适航工况和高空巡航阶段时推力损失的缺陷，提供一种发动机喷管及包含其的涡扇发动机。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种发动机喷管，所述发动机喷管包括外涵壳体和内涵壳体，所述内涵壳体设于所述外涵壳体的内侧，所述内涵壳体的内腔形成内涵道，所述外涵壳体和所述内涵壳体之间形成外涵道，所述内涵壳体和/或所述外涵壳体的周向上设有多个通孔，所述通孔内设有遮挡件，所述遮挡件能被控制打开或封闭所述通孔。

在本方案中，通过在内涵壳体上设置通孔将内涵道与外涵道连通，使得发动机喷管在喷射气流时，外涵道内的气流可通过通孔进入内涵道内并与内涵道内的气流提前混合接触形成交流机制，通过更有效的掺混混合来达到降低喷流噪声的目的；通过在外涵壳体上设置通孔将外涵道与外界大气连通，使得发动机喷管在喷射气流时，外界大气内的气流可通过通孔进入外涵道内并与外涵道内的气流提前混合接触形成交流机制，同样达到降低喷流噪声的目的。将通孔设置成可被打开和关闭的结构，可以根据需要在飞机起飞和飞越适航工况时打开通孔以降低喷流噪声，在进场适航工况和高空巡航阶段时关闭通孔，以避免通孔影响发动机喷管在适航工况和高空巡航阶段时的气动性能，进而避免涡扇发动机产生推力损失。

较佳地，所述遮挡件被设置成打开时伸入所述内涵道和/或所述外涵道内。

在本方案中，使遮挡件在通孔处于打开状态时伸入内涵道或外涵道中，可以破坏内涵道或外涵道湍流中的涡系结构，降低湍流脉动以降低湍流噪声，进一步降低发动机的喷流噪声。

较佳地，所述遮挡件上具有消音孔，所述消音孔沿所述遮挡件的厚度方向贯穿所述遮挡件。