GE和RR公司研究超聲速低噪聲推進(jìn)系統(tǒng)

GE和RR公司研究超聲速低噪聲推進(jìn)系統(tǒng)

自適應(yīng)通用發(fā)動機(jī)技術(shù)（ADVENT）計(jì)劃是多用途經(jīng)濟(jì)可承受的先進(jìn)渦輪發(fā)動機(jī)（VAATE）計(jì)劃中第2階段的1個標(biāo)志性計(jì)劃，目標(biāo)是發(fā)展和驗(yàn)證進(jìn)氣道、發(fā)動機(jī)、排氣噴管和綜合熱管理技術(shù)，以獲得在高空和高速下具有最佳超聲速性能和亞聲速燃油效率的推進(jìn)系統(tǒng)。

在ADVENT計(jì)劃的方案設(shè)計(jì)中，RR和GE公司研制的變循環(huán)發(fā)動機(jī)引進(jìn)了冷卻的“第3股氣流”，用于能量分散和熱量控制；改變排氣噴管的速度分布；降低噪聲。

RR公司研制了1種可以降低噪聲的引射式混合噴管（mixer-ejector nozzle）。該噴管采用了1種波瓣摻混器將核心氣流和外涵氣流混合，然后通過引射門引入慢速自由空氣流，與高速排氣流混合。噴管外部有2個引射門，內(nèi)部有2個分流片。外引射門轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動范圍為5°～15°，自由空氣流由此進(jìn)入噴管。內(nèi)部分流片轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動范圍為8°～12°，在起飛時呈月牙形開口，從而使第3股氣流進(jìn)入核心氣流。引射門和分流片通過相同的制動器按順序有條不紊地轉(zhuǎn)動；而在巡航期間，引射門和分流片都是閉合的。目前，NASA航空聲學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)試驗(yàn)室在起飛馬赫數(shù)為0.3的條件下，進(jìn)行了變循環(huán)發(fā)動機(jī)的引射混合排氣噴管15%縮比模型試驗(yàn)。

GE公司設(shè)計(jì)了逆向速度分布噴管（inverted velocity-profile nozzle）和流體屏蔽(fluid shield)裝置降低變循環(huán)發(fā)動機(jī)的噪聲。

在逆向速度分布噴管中，高溫和高速核心氣流圍繞著冷氣流和低速外涵氣流。核心氣流被迫流向外部，而風(fēng)扇氣流流向內(nèi)部，另外，它將高速排氣和周圍空氣快速混合，使氣流速度峰值迅速降低。這種原始混合方式在高頻率時可以增加噪聲，但是在低頻率時可以大大降低噪聲。

流體屏蔽裝置是1種主動降噪裝置。當(dāng)處于噪聲敏感區(qū)時流體屏蔽裝置會自動打開，而在其他時間則會自動關(guān)閉，以減少使用被動降噪硬件所引發(fā)的推力損失和效率降低。屏蔽的位置可以根據(jù)氣體排放方向調(diào)節(jié)。在起飛時需要降低側(cè)方噪聲，而在爬升段需要調(diào)整結(jié)構(gòu)降低飛越噪聲。20%的發(fā)動機(jī)大股氣流需要通過流體屏蔽裝置來達(dá)到大幅降噪的目的，該裝置非常適合在噪聲敏感操作時產(chǎn)生大量剩余氣流的變循環(huán)發(fā)動機(jī)。

以上3種技術(shù)都將應(yīng)用于采用ADVENT計(jì)劃研發(fā)的技術(shù)的商用變循環(huán)發(fā)動機(jī)，在未來將有更大的研究和發(fā)展空間。

（中航工業(yè)沈陽發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)研究所楊東丹）