航空引擎操作点

本发明题为“航空引擎操作点”。气体涡轮引擎在使用期间产生噪声,并且产生噪声的一个特别重要的飞行条件是起飞。本发明提供了一种气体涡轮引擎,该气体涡轮引擎具有高效率以及低噪声,尤其是从风扇的前部发出的低噪声。从引擎后部发出的涡轮噪声对有效感知噪声水平(EPNL)的贡献在起飞侧向基准点处低于进近基准点处,差值在7EPNdB至30EPNdB的范围内。

专利类型: 发明专利
申请(专利)号: CN201911305780.X
申请日期: 2019年12月16日
公开(公告)日: 2020年6月30日
公开(公告)号: CN111350613A
主分类号: F02K3/06,F,F02,F02K,F02K3
分类号: F02K3/06,F02C7/36,F04D29/66,F,F02,F04,F02K,F02C,F04D,F02K3,F02C7,F04D29,F02K3/06,F02C7/36,F04D29/66
申请(专利权)人: 劳斯莱斯有限公司
发明(设计)人: 阿拉斯泰尔·D·摩尔,罗伯特·J·特林
主申请人地址: 英国伦敦
专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司
代理人: 刘子豪,王玮
国别省市代码: 英国;GB
主权项: 1.一种用于飞行器的气体涡轮引擎(10),所述气体涡轮引擎包括: 引擎核心(11),所述引擎核心包括涡轮(19)、压缩机(14)和将所述涡轮连接到所述压缩机的芯轴(26); 风扇(23),所述风扇位于所述引擎核心的上游,所述风扇包括多个风扇叶片;和 齿轮箱(30),所述齿轮箱接收来自所述芯轴(26)的输入并将驱动输出至所述风扇,以便以比所述芯轴低的旋转速度来驱动所述风扇,其中: 所述气体涡轮被布置成使得在所述气体涡轮附接到的飞行器的噪声认证测试期间, 所述涡轮对在起飞侧向基准点处的有效感知噪声水平(EPNL)的贡献低于所述涡轮对在进近基准噪声测量点处的EPNL的贡献,差值在7EPNdB至30EPNdB的范围内,其中: 所述起飞侧向基准点如《国际民用航空公约》的附件16(环境保护)的第1卷(飞行器噪声)的第五版(2008年7月)的第3.3.1,a),1)部分中所定义;并且 所述进近基准噪声测量点如《国际民用航空公约》的附件16(环境保护)的第1卷(飞机噪声)的第五版(2008年7月)的第3.3.1,c)部分中所定义。 2.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎,其中所述涡轮对在所述起飞侧向基准点处的所述有效感知噪声水平(EPNL)的贡献低于所述涡轮对在所述进近基准噪声测量点处的所述EPNL的贡献,差值在10EPNdB至30EPNdB的范围内。 3.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎,其中: 在所述涡轮中的最后排涡轮叶片的下游提供了核心喷嘴,所述核心喷嘴由径向内核心喷嘴边界和径向外核心喷嘴边界限定;并且 所述径向内核心喷嘴边界和所述径向外核心喷嘴边界中的至少一者设置有噪声衰减衬垫。 4.根据权利要求1或权利要求3所述的气体涡轮引擎,其中经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮在所述起飞侧向基准点处的旋转速度大于在所述进近基准噪声测量点处的旋转速度。 5.根据权利要求1或权利要求3所述的气体涡轮引擎,其中经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮在所述进近基准噪声测量点处的所述旋转速度在经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮在所述起飞侧向基准点处的所述旋转速度的35%至65%、可选地40%至60%的范围内。 6.根据权利要求1或权利要求3所述的气体涡轮引擎,其中所述涡轮对在所述起飞侧向基准点处的所述EPNL的贡献低于从所述引擎的后部发出的风扇噪声对在所述起飞侧向基准点处的所述EPNL的贡献,差值在15EPNdB至40EPNdB、可选地在25EPNdB至40EPNdB的范围内。 7.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎,其中: 所述涡轮是第一涡轮(19),所述压缩机是第一压缩机(14),并且所述芯轴是第一芯轴(26); 所述引擎核心还包括第二涡轮(17)、第二压缩机(15)和将所述第二涡轮连接到所述第二压缩机的第二芯轴(27); 所述第二涡轮、所述第二压缩机和所述第二芯轴被布置成以比所述第一芯轴高的旋转速度旋转;并且 所述涡轮对在所述起飞侧向基准点和所述进近基准噪声测量点处的所述EPNL的贡献仅为所述第一涡轮对在所述起飞侧向基准点处的EPNL的贡献。 8.根据权利要求1或权利要求7所述的气体涡轮引擎,其中所述齿轮箱的齿轮传动比在3至5、可选地3.2至4.2、可选地3.4至3.7的范围内。 9.根据权利要求1或权利要求7所述的气体涡轮引擎,其中在所述起飞侧向基准点处,每个风扇叶片的尖端处的相对马赫数不超过1.09M,并且可选地在0.9M至1.08M的范围内。 10.根据权利要求1或权利要求7所述的气体涡轮引擎,其中: 经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮包括至少两个轴向分开的转子级(210,220,230,240);并且 经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮的所述转子级中的每个转子级包括在60个至140个转子叶片、可选地80个至140个转子叶片的范围内。 11.根据权利要求1或权利要求7所述的气体涡轮引擎,其中: 经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮包括至少两个轴向分开的转子级(210,220,230,240);并且 经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮的转子级中的转子叶片的平均数量在65个至120个转子叶片的范围内,可选地85个至120个转子叶片的范围内。 12.根据权利要求1或权利要求7所述的气体涡轮引擎,其中: 经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮包括至少两个轴向分开的转子级(210,220,230,240);并且 经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮的最轴向后向涡轮转子级中的转子叶片的数量在60个至120个转子叶片的范围内,可选地80个至120个转子叶片的范围内。 13.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎,其中: 经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮包括至少两个轴向分开的转子级(210,220,230,240),并且在所述起飞侧向基准点处具有WIrp rpm的旋转速度; 经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮的任何单个转子级中转子叶片的最小数量为NTURBmin; 所述风扇的直径为φfan;并且 低速系统参数(LSS)被定义为: LSS=WIrp×NTURBmin×φfan 其中: 1.3×106m.rpm≤LSS≤2.9×106m.rpm 并且,可选地: 1.6×106m.rpm≤LSS≤2.8×106m.rpm。 14.根据权利要求1或权利要求13所述的气体涡轮引擎,其中经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮中的涡轮叶片的总数在320至540的范围内。 15.根据权利要求1或权利要求13所述的气体涡轮引擎,其中所述风扇直径在320cm至400cm的范围内。 16.根据权利要求1或权利要求13所述的气体涡轮引擎,其中在巡航条件下旁路比率在12至18、可选地13.0至18.0的范围内。 17.一种操作包括根据前述权利要求中任一项所述的气体涡轮引擎的飞行器的方法,所述方法包括从跑道起飞,其中所述涡轮在起飞期间的最大旋转速度在5300rpm至7000rpm的范围内。 18.一种执行包括气体涡轮引擎的飞行器的噪声认证测试的方法,其中所述气体涡轮引擎包括: 引擎核心(11),所述引擎核心包括涡轮(19)、压缩机(14)和将所述涡轮连接到所述压缩机的芯轴(26); 风扇(23),所述风扇位于所述引擎核心的上游,所述风扇包括多个风扇叶片;和 齿轮箱(30),所述齿轮箱接收来自所述芯轴(26)的输入并将驱动输出至所述风扇,以便以比所述芯轴低的旋转速度来驱动所述风扇, 并且其中所述噪声认证测试包括: 在如《国际民用航空公约》的附件16(环境保护)的第1卷(飞机噪声)的第五版(2008年7月)的第3.3.1,a),1)部分中所定义的起飞侧向基准点处的第一测试;和 在如《国际民用航空公约》的附件16(环境保护)的第1卷(飞机噪声)的第五版(2008年7月)的第3.3.1,c)部分中所定义的进近基准噪声测量点处的第二测试, 其中所述涡轮对在所述起飞侧向基准点处的有效感知噪声水平(EPNL)的贡献低于所述涡轮对在所述进近基准噪声测量点处的EPNL的贡献,差值在7EPNdB至30EPNdB、可选地10EPNdB至30EPNdB的范围内。 19.一种操作包括气体涡轮引擎的飞行器的方法,其中所述气体涡轮引擎包括: 引擎核心(11),所述引擎核心包括涡轮(19)、压缩机(14)和将所述涡轮连接到所述压缩机的芯轴(26); 风扇(23),所述风扇位于所述引擎核心的上游,所述风扇包括多个风扇叶片;和 齿轮箱(30),所述齿轮箱接收来自所述芯轴(26)的输入并将驱动输出至所述风扇,以便以比所述芯轴低的旋转速度来驱动所述风扇,并且其中: 所述方法包括从跑道起飞以及着陆在跑道上;并且 所述涡轮对在被定义为平行于在起飞期间有效感知噪声水平(EPNL)为最大的跑道中心线并距所述跑道中心线450m的线上的点的起飞侧向基准点处的EPNL的贡献低于所述涡轮对在所述飞行器正在着陆期间的路径正下方120m的地面上的点处的EPNL的贡献,差值在7EPNdB至30EPNdB、可选地10EPNdB至30EPNdB的范围内。 20.一种操作附接到飞行器的气体涡轮引擎的方法,其中所述气体涡轮引擎包括: 引擎核心(11),所述引擎核心包括涡轮(19)、压缩机(14)和将所述涡轮连接到所述压缩机的芯轴(26); 风扇(23),所述风扇位于所述引擎核心的上游,所述风扇包括多个风扇叶片;和 齿轮箱(30),所述齿轮箱接收来自所述芯轴(26)的输入并将驱动输出至所述风扇,以便以比所述芯轴低的旋转速度来驱动所述风扇,并且其中 所述方法包括使用所述气体涡轮引擎来向所述飞行器提供推力以供从跑道起飞以及着陆在跑道上;并且 所述涡轮对在被定义为平行于在起飞期间有效感知噪声水平(EPNL)为最大的跑道中心线并距所述跑道中心线450m的线上的点的起飞侧向基准点处的EPNL的贡献低于所述涡轮对在所述飞行器正在着陆期间的路径正下方120m的地面上的点处的EPNL的贡献,差值在7EPNdB至30EPNdB、可选地10EPNdB至30EPNdB的范围内。
法律状态: 公开