支撑板、排气承力机匣和飞机的制作方法

1.本实用新型涉及民用运输类飞机设计领域，具体是针对飞机辅助动力装置技术领域，更具体涉及一种用于辅助动力装置排气承力机匣的支撑板。


背景技术：

2.目前，噪声问题已成为抑制民用飞机发展的重要因素之一，噪声过高会影响机组人员和乘客的舒适性。
3.同时，icao也对民用飞机噪声提出了要求。随着民用飞机对环境噪声和舒适性的要求提高，对辅助动力装置apu噪声要求也会越来越严格。
4.现有的排气承力机匣支撑板100’(参见图1)均无穿孔设计。针对辅助动力装置(apu)的排气噪声，主要靠辅助动力装置(apu)的排气消音器实现降噪，为被动降噪，主要消除的为高频噪声(2khz以上)。
5.这种降噪方式的主要缺点在于：
6.1)当辅助动力装置(apu)的排气噪声过大时，为降低整体噪声，排气消音器体积和重量会变得很大；以及
7.2)排气消音器针对对人危害更大的低频噪声降噪效果不佳，降噪能力有限。


技术实现要素：

8.基于现有技术中的上述技术问题，本实用新型旨在提供一种民用飞机辅助动力装置(apu)排气承力机匣支撑板尾部穿孔设计，用于改善apu本体排气噪声，有效降低压损，提高apu性能。
9.为此，本实用新型提供了一种用于辅助动力装置排气承力机匣的支撑板，
10.包括：
11.沿着排气气流的方向位于上游的上游端；
12.沿着所述排气气流的方向位于下游的下游端；
13.从所述上游端朝向所述下游端延伸且分别位于彼此相对的高压流动侧和低压流动侧的高压侧型面和低压侧型面，所述高压侧型面和所述低压侧型面构造成使得从所述高压流动侧流过的排气气流比从所述低压流动侧流过的排气气流在所述支撑板的表面产生更大的压强，并且使得所述低压流动侧在所述下游端附近的尾缘涡产生处产生尾缘涡；以及
14.从所述高压流动侧通向所述低压流动侧的所述尾缘涡产生处的射流通道。
15.根据本实用新型的用于辅助动力装置排气承力机匣的支撑板的优选实施方式，所述射流通道的位于所述高压流动侧的通道入口比所述射流通道的位于所述低压流动侧的通道出口位于所述排气气流的上游。
16.根据本实用新型的用于辅助动力装置排气承力机匣的支撑板的优选实施方式，所述高压侧型面和所述低压侧型面分别由高压侧板和低压侧板的外表面构成，且所述高压侧
板和所述低压侧板构造成使得在所述支撑板内部形成腔体，所述射流通道包括位于所述高压侧板上的通道入口和位于所述低压侧板上的通道出口以及所述通道入口与所述通道出口之间的管状通道主体。
17.根据本实用新型的用于辅助动力装置排气承力机匣的支撑板的优选实施方式，所述管状通道主体在管壁上开设有微穿孔，以使所述射流通道与所述腔体流体连通。
18.根据本实用新型的用于辅助动力装置排气承力机匣的支撑板的优选实施方式，所述微穿孔沿着所述管状通道主体的长度方向排列成排，且在所述管状通道主体的周向上布置有一排或多排。
19.根据本实用新型的用于辅助动力装置排气承力机匣的支撑板的优选实施方式，所述微穿孔沿着所述管状通道主体的长度方向在所述管状通道主体的整个长度上排列成排。
20.根据本实用新型的用于辅助动力装置排气承力机匣的支撑板的优选实施方式，所述支撑板包括沿着所述支撑板的宽度方向布置的多个彼此独立的所述射流通道。
21.本实用新型还提供了一种用于辅助动力装置的排气承力机匣，所述排气承力机匣布置在所述辅助动力装置的排气通道处，所述排气承力机匣布置有至少一个根据前述内容所述的支撑板。
22.根据本实用新型的用于辅助动力装置的排气承力机匣的优选实施方式，所述排气承力机匣包括围绕中心间隔90度周向旋转分布布置的四个所述支撑板。
23.本实用新型还提供了一种飞机，所述飞机的辅助动力装置包括前述内容所述的排气承力机匣。
24.综上所述，本实用新型的支撑板、排气承力机匣和飞机通过利用支撑板两端压差形成射流，破碎支撑板尾缘涡。同时，在穿孔管路上设置微穿孔，与支撑板形成共振腔，改善了apu本体排气噪声，有效降低了压损，提高了apu性能。
附图说明
25.本文件包括附图，以提供对各种实施例的进一步理解。附图纳入于本说明书中并且构成本说明书的部分。
26.附图示出了本文所描述的各种实施例，并且与文字描述一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。
27.参考以上目的，本实用新型的技术特征在下文中清楚地描述，并且其优点从以下参考附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本实用新型的优选实施例，而不限制本实用新型的范围。
28.附图中：
29.图1是根据现有技术的用于飞机辅助动力装置的排气承力机匣和其中的支撑板的立体示意图。
30.图2是根据本实用新型的优选实施例的用于飞机辅助动力装置的排气承力机匣和其中的支撑板的立体示意图。
31.图3是图2中所示根据本实用新型的优选实施例的用于飞机辅助动力装置的排气承力机匣的单个支撑板的立体示意图和圈出部分的放大视图。
32.附图标记列表
33.10 排气承力机匣
34.100 本实用新型的支撑板
35.100’现有技术的支撑板
36.110 上游端
37.120 下游端
38.121 尾缘涡产生处
39.130 高压侧板
40.131 高压侧型面
41.140 低压侧板
42.141 低压侧型面
43.150 射流通道
44.151 通道入口
45.152 通道出口
46.153 管状通道主体
47.154 微穿孔
48.160 腔体
具体实施方式
49.现在将详细地描述本实用新型的实施方式，这些实施方式的示例被显示在附图中并在下文中被描述。
50.尽管本实用新型将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本实用新型限制为所例示的那些实施例。
51.相反，本实用新型旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且还覆盖可以被包括在本实用新型的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其他实施例。
52.为了便于解释和精确定义本实用新型的技术方案，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于参考在附图中所示的示例性实施例的特征的位置来对这些特征进行描述。
53.以下参考附图来具体描述本实用新型的封套的各种优选但非限制性的实施方式。
54.参见图2和图3，示出了根据本实用新型的优选实施例的用于辅助动力装置排气承力机匣10和其支撑板100。
55.本领域技术人员能够理解的是，本文所指的辅助动力装置(apu)一般是指飞机、特别是民用飞机上的辅助动力装置。因此，本实用新型还涉及包括上述支撑板100和排气承力机匣10的各种飞机或飞行器。
56.然而，要特别指出的是，本领域技术人员在阅读了本技术的说明书之后，也可进一步考虑将本实用新型的基本构思应用于其他与气流噪声有关的应用场景中，而不一定限于飞机的辅助动力装置(apu)的排气气流噪声。
57.参见图2，示出了根据本实用新型的用于辅助动力装置的排气承力机匣10，排气承力机匣10一般布置在辅助动力装置(未示出)的排气通道处。
58.根据本实用新型的构思，排气承力机匣10布置有至少一个下文将进一步详细描述的支撑板100。
59.在图中所示的优选实施方式中，排气承力机匣10可包括围绕中心间隔90度周向旋转分布布置的四个支撑板100。此时，参见图2，上下的两个支撑板100竖直布置，左右的两个支撑板100水平布置，也即各支撑板100在围绕间隔90度的同时还围绕中心进行自身相应的角度旋转。
60.根据本实用新型的支撑板100包括：上游端110、下游端120、高压侧型面131、低压侧型面141以及射流通道150。
61.如从图3中可以更为清晰地看出的，上游端110沿着排气气流的方向位于上游，而下游端120沿着排气气流的方向位于下游。由此可知，图3中的排气气流大致沿着左上方流向右下方。
62.高压侧型面131和低压侧型面141从上游端110朝向下游端120延伸且分别位于彼此相对的高压流动侧(图3中靠近面向纸面外的一侧)和低压流动侧(图3中面向纸面内的一侧)。
63.高压侧型面131和低压侧型面141构造成使得从高压流动侧流过的排气气流比从低压流动侧流过的排气气流在支撑板100的表面产生更大的压强，并且使得低压流动侧在下游端120附近的尾缘涡产生处121产生尾缘涡。
64.要指出的是，图中所示的高压侧型面131和低压侧型面141的具体型式和构造仅为一种示意性示例，在满足前述要求的前提下，本领域技术人员能够根据基本流体动力学原理设计出各种不同型式的高压侧型面131和低压侧型面141，在此不再赘述。
65.这里还要特别指出的是，本文中下游端120附近意指在大多数情况下，尾缘涡的产生位置相较于上游端110更靠近下游端120，而不对尾缘涡产生处121与下游端120之间的任何相对位置关系进行限定。
66.根据本实用新型的构思，射流通道150设计成从高压流动侧通向低压流动侧的尾缘涡产生处121。
67.优选的，支撑板100可包括沿着支撑板100的宽度方向布置的多个彼此独立的射流通道150。
68.根据优选的实施方式，射流通道150的位于高压流动侧的通道入口151可比射流通道150的位于低压流动侧的通道出口152位于排气气流的上游。也即，射流通道150顺向于排气气流的流动方向从高压流动侧延伸向低压流动侧。
69.根据优选的实施方式，高压侧型面131和低压侧型面141可分别由高压侧板130和低压侧板140的外表面构成，且高压侧板130和低压侧板140可构造成使得在支撑板100内部形成腔体160。在该情形中，射流通道150可包括位于高压侧板130上的通道入口151和位于低压侧板140上的通道出口152以及通道入口151与通道出口152之间的管状通道主体153。这里要指出的是，管状通道主体153的具体截面形状可以如图中所示那样为扁椭圆形，但也可以根据实际需求设计成其他合适的截面形状，例如方形、圆形、多边形和其他规则或不规则图形等等。这里要指出的是，本文中为了清楚地描述高压侧型面131和低压侧型面141而将其所述的侧板分别描述为高压侧板130和低压侧板140，然而，本领域技术人员能够理解的是，这样的区分并不意味着可能的实施例中的高压侧板130和低压侧板140必需是两块彼此独立的板，显然，根据实际需求，也可将高压侧板130和低压侧板140设计成成形为一体，即表现为单块整体的板。
70.根据进一步优选的实施方式，管状通道主体153可在管壁上开设有微穿孔154，以使射流通道150与腔体160流体连通。
71.更优选地，微穿孔154可沿着管状通道主体153的长度方向排列成排，且在管状通道主体153的周向上布置有一排或多排。
72.在附图中所示的优选实施例中，微穿孔154可沿着管状通道主体153的长度方向在管状通道主体153的整个长度上排列成排。
73.综上所述，本实用新型提供了一种apu排气承力机匣支撑板尾部穿孔设计，简易方案如图2所示，来流方向从左往右。穿孔局部图如图3所示。支撑板两端压差通过支撑板尾部穿孔设计形成射流，破碎支撑板尾缘涡。同时，根据优选的实施方式，在穿孔管路上设置微穿孔，与支撑板内部形成共振腔。用于改善apu本体排气噪声。同时，此种设计可以有效降低压损。
74.以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。
75.考虑到上文的详细描述，能对本文中所述的实施例做出这些和其他变化。
76.一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

技术特征：
1.一种用于辅助动力装置排气承力机匣(10)的支撑板(100)，包括：沿着排气气流的方向位于上游的上游端(110)；沿着所述排气气流的方向位于下游的下游端(120)；以及从所述上游端(110)朝向所述下游端(120)延伸且分别位于彼此相对的高压流动侧和低压流动侧的高压侧型面(131)和低压侧型面(141)，所述高压侧型面(131)和所述低压侧型面(141)构造成使得从所述高压流动侧流过的排气气流比从所述低压流动侧流过的排气气流在所述支撑板(100)的表面产生更大的压强，并且使得所述低压流动侧在所述下游端(120)附近的尾缘涡产生处(121)产生尾缘涡，其特征在于，还包括：从所述高压流动侧通向所述低压流动侧的所述尾缘涡产生处(121)的射流通道(150)。2.根据权利要求1所述的支撑板(100)，其特征在于，所述射流通道(150)的位于所述高压流动侧的通道入口(151)比所述射流通道(150)的位于所述低压流动侧的通道出口(152)位于所述排气气流的上游。3.根据权利要求1所述的支撑板(100)，其特征在于，所述高压侧型面(131)和所述低压侧型面(141)分别由高压侧板(130)和低压侧板(140)的外表面构成，且所述高压侧板(130)和所述低压侧板(140)构造成使得在所述支撑板(100)内部形成腔体(160)，所述射流通道(150)包括位于所述高压侧板(130)上的通道入口(151)和位于所述低压侧板(140)上的通道出口(152)以及所述通道入口(151)与所述通道出口(152)之间的管状通道主体(153)。4.根据权利要求3所述的支撑板(100)，其特征在于，所述管状通道主体(153)在管壁上开设有微穿孔(154)，以使所述射流通道(150)与所述腔体(160)流体连通。5.根据权利要求4所述的支撑板(100)，其特征在于，所述微穿孔(154)沿着所述管状通道主体(153)的长度方向排列成排，且在所述管状通道主体(153)的周向上布置有一排或多排。6.根据权利要求5所述的支撑板(100)，其特征在于，所述微穿孔(154)沿着所述管状通道主体(153)的长度方向在所述管状通道主体(153)的整个长度上排列成排。7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的支撑板(100)，其特征在于，所述支撑板(100)包括沿着所述支撑板(100)的宽度方向布置的多个彼此独立的所述射流通道(150)。
8.一种用于辅助动力装置的排气承力机匣(10)，所述排气承力机匣(10)布置在所述辅助动力装置的排气通道处，其特征在于，所述排气承力机匣(10)布置有至少一个根据权利要求1至7中任一权利要求所述的支撑板(100)。9.根据权利要求8所述的排气承力机匣(10)，其特征在于，所述排气承力机匣(10)包括围绕中心间隔90度周向旋转分布布置的四个所述支撑板(100)。10.一种飞机，其特征在于，所述飞机的辅助动力装置包括根据权利要求8或9所述的排气承力机匣(10)。

技术总结
用于辅助动力装置排气承力机匣的支撑板，包括：沿着排气气流的方向位于上游的上游端；沿着排气气流的方向位于下游的下游端；以及从上游端朝向下游端延伸且分别位于彼此相对的高压流动侧和低压流动侧的高压侧型面和低压侧型面，高压侧型面和低压侧型面构造成使得从高压流动侧流过的排气气流比从低压流动侧流过的排气气流在支撑板的表面产生更大的压强，并且使得低压流动侧在下游端附近的尾缘涡产生处产生尾缘涡，还包括：从高压流动侧通向低压流动侧的尾缘涡产生处的射流通道。还涉及包括该支撑板的排气承力机匣和飞机。该支撑板尾部穿孔设计，用于改善APU本体排气噪声，有效降低压损，提高APU性能。提高APU性能。提高APU性能。


技术研发人员：马扬 高青山 薛伟伟
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：2023.04.14
技术公布日：2023/6/16