某型飛機V型尾緣噴管設計

高運奎 楊蘋 呂琴云

（空軍第一航空學院，河南 信陽 464000）

某型飛機V型尾緣噴管設計

高運奎 楊蘋 呂琴云

（空軍第一航空學院，河南 信陽 464000）

分析了V型尾緣噴管在民用飛機上的應用，結合某型飛機的性能要求，設計了V型尾緣噴管，并采用流體仿真軟件FLUENT，對某型飛機V型尾緣噴管噪聲就行了數值模擬。

V型尾緣噴管；設計；噪聲

為了降低尾噴管的排氣噪聲，國內外相關單位曾采取過很多措施，目前國內外降低排氣噪聲的主要措施有：降低排氣速度，調整噴流流場，氣流屏蔽，排氣消聲器等。在調整噴流流場方面，波瓣噴管曾經流行一時，但由于工藝的復雜性和對發動機性能的影響較大，已經退出了歷史舞臺。近年來美國出臺了“先進亞聲速技術(AST)”計劃，采用了各種調整流場的方法來降低排氣噪聲，其中V形尾緣(chevron)噴管技術，取得了較好的效果，并進行了飛行試驗。GE公司和CFMI公司并分別針對自己的發動機進行了試驗；帶有 V形尾緣噴管的發動機并已用在Boeing787和ARJ21上應用。

燃料汽車主要指借助氫氣或甲醇等燃料發生氧化反應后產生電能，并借助電機驅動的新能源汽車。這種汽車不會造成嚴重的環境污染，有時還可實現零污染物排放。同時，燃油效率也相對較高，因此，很好地保證了燃油經濟性，有效控制了燃油泄漏所導致的水體污染。不僅如此，其在運行過程中不會發出明顯的噪音，但是燃料電池需要較高的成本投入，而這也是阻礙燃料電池汽車普及和發展的重要因素。

（一）V形尾緣噴管研究現狀

為了滿足航空航天工業界關于降低排氣噪聲的要求，NASA蘭利研究中心(LeRC)于1995年啟動了分離排氣噴管(SFN)降噪項目。NASA劉易斯研究中心(Lewis Research Center)認為，要在增加飛機起飛總重和發動機推力時不增加排氣噪聲，需要進行外部抑制措施的研究。NASA和工業部門的目標是發展一種新的抑制噪音技術，能比1992年的技術降低3db的噪聲，并且抑制噪聲的設備重量要輕，并產生較小的推力損失。在研究過程中分別采用了：V形尾緣(chevron)噴管，雙重漩渦發生器(Vortex Generators Doublets)，舌形混合器(Tongue Mixer)，鱗狀片(Flipper Tabs)，斜切風扇噴管(Scarfed Fan Nozzle), 半混合核心噴管(Half Core Mixer Nozzle)，全混合核心噴管(Full Core Mixer Nozzle)，風扇排氣噴管中心線偏置(Offset Centerline Fan Nozzle)；上述各種噴管外形分別如圖中A～H所示：

圖1 不同的降噪噴管

相關研究表明，在主噴管和風扇噴管上采用內向 V形尾緣噴管和鱗狀片能達到將排氣噪聲降低 3dB的效果，并且很容易在現有的排氣系統上安裝，并產生較小的推力損失。

在涵道比為5時V形尾緣噴管起到了很有效的作用，但涵道比為8時，V形尾緣噴管的作用有所減弱。直齒的V形尾緣噴管在主噴管上的作用比風扇噴管要明顯很多。在高涵道比的時候，在風扇上采用 V形尾緣噴管要比在主噴管上采用作用明顯。在主噴管上采用8個V形齒要比用12個效果好，在風扇噴管上采用24個要比12個效果好。V形齒貫入到主流中的效果要好于直齒的V形尾緣噴管。

針對V形尾緣噴管參數對降低噪聲的影響的研究表明：V形齒的數量和對主流的貫入度對結果有很大的影響，V形齒的形狀和不對稱性對結果影響較小。隨著 V形齒的數量的增加低頻噪聲降低，高頻噪聲增加較小；隨著 V形齒對主流的貫入度的增加，增加了高頻噪聲，同時降低了低頻噪聲，在小的V形齒數量時更為明顯。

（二）V形尾緣噴管設計

1.V形尾緣噴管參數定義

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目前應用的 V形尾緣噴管，主要是在原有噴管的基礎上安裝上V形尾緣噴管部分，其各部分的參數定義如圖所示：

圖2 V形尾緣噴管參數定義

深南大道是深圳市一條東西向主干道，全長25.6 km，橫跨羅湖，福田和南山區，連接蔡屋圍與南頭. 深南大道與竹子林四路交叉口東進口道每小時交通量達到4 000輛，其中深南大道輔路有1 500 pcu/h，主線2 500 pcu/h. 深南大道輔道匯入主路的左轉、掉頭車輛與主路直行、