某型飞机V型尾缘喷管设计

高运奎 杨苹 吕琴云

（空军第一航空学院，河南 信阳 464000）

某型飞机V型尾缘喷管设计

高运奎 杨苹 吕琴云

（空军第一航空学院，河南 信阳 464000）

分析了V型尾缘喷管在民用飞机上的应用，结合某型飞机的性能要求，设计了V型尾缘喷管，并采用流体仿真软件FLUENT，对某型飞机V型尾缘喷管噪声就行了数值模拟。

V型尾缘喷管；设计；噪声

为了降低尾喷管的排气噪声，国内外相关单位曾采取过很多措施，目前国内外降低排气噪声的主要措施有：降低排气速度，调整喷流流场，气流屏蔽，排气消声器等。在调整喷流流场方面，波瓣喷管曾经流行一时，但由于工艺的复杂性和对发动机性能的影响较大，已经退出了历史舞台。近年来美国出台了“先进亚声速技术(AST)”计划，采用了各种调整流场的方法来降低排气噪声，其中V形尾缘(chevron)喷管技术，取得了较好的效果，并进行了飞行试验。GE公司和CFMI公司并分别针对自己的发动机进行了试验；带有 V形尾缘喷管的发动机并已用在Boeing787和ARJ21上应用。

燃料汽车主要指借助氢气或甲醇等燃料发生氧化反应后产生电能，并借助电机驱动的新能源汽车。这种汽车不会造成严重的环境污染，有时还可实现零污染物排放。同时，燃油效率也相对较高，因此，很好地保证了燃油经济性，有效控制了燃油泄漏所导致的水体污染。不仅如此，其在运行过程中不会发出明显的噪音，但是燃料电池需要较高的成本投入，而这也是阻碍燃料电池汽车普及和发展的重要因素。

（一）V形尾缘喷管研究现状

为了满足航空航天工业界关于降低排气噪声的要求，NASA兰利研究中心(LeRC)于1995年启动了分离排气喷管(SFN)降噪项目。NASA刘易斯研究中心(Lewis Research Center)认为，要在增加飞机起飞总重和发动机推力时不增加排气噪声，需要进行外部抑制措施的研究。NASA和工业部门的目标是发展一种新的抑制噪音技术，能比1992年的技术降低3db的噪声，并且抑制噪声的设备重量要轻，并产生较小的推力损失。在研究过程中分别采用了：V形尾缘(chevron)喷管，双重漩涡发生器(Vortex Generators Doublets)，舌形混合器(Tongue Mixer)，鳞状片(Flipper Tabs)，斜切风扇喷管(Scarfed Fan Nozzle), 半混合核心喷管(Half Core Mixer Nozzle)，全混合核心喷管(Full Core Mixer Nozzle)，风扇排气喷管中心线偏置(Offset Centerline Fan Nozzle)；上述各种喷管外形分别如图中A～H所示：

图1 不同的降噪喷管

相关研究表明，在主喷管和风扇喷管上采用内向 V形尾缘喷管和鳞状片能达到将排气噪声降低 3dB的效果，并且很容易在现有的排气系统上安装，并产生较小的推力损失。

在涵道比为5时V形尾缘喷管起到了很有效的作用，但涵道比为8时，V形尾缘喷管的作用有所减弱。直齿的V形尾缘喷管在主喷管上的作用比风扇喷管要明显很多。在高涵道比的时候，在风扇上采用 V形尾缘喷管要比在主喷管上采用作用明显。在主喷管上采用8个V形齿要比用12个效果好，在风扇喷管上采用24个要比12个效果好。V形齿贯入到主流中的效果要好于直齿的V形尾缘喷管。

针对V形尾缘喷管参数对降低噪声的影响的研究表明：V形齿的数量和对主流的贯入度对结果有很大的影响，V形齿的形状和不对称性对结果影响较小。随着 V形齿的数量的增加低频噪声降低，高频噪声增加较小；随着 V形齿对主流的贯入度的增加，增加了高频噪声，同时降低了低频噪声，在小的V形齿数量时更为明显。

（二）V形尾缘喷管设计

1.V形尾缘喷管参数定义

价格企稳回升 行业全面回暖 钱兴坤，刘朝全，姜学峰，徐建山 1 32——2017年国内外油气行业发展概述及2018年展望

目前应用的 V形尾缘喷管，主要是在原有喷管的基础上安装上V形尾缘喷管部分，其各部分的参数定义如图所示：

图2 V形尾缘喷管参数定义

深南大道是深圳市一条东西向主干道，全长25.6 km，横跨罗湖，福田和南山区，连接蔡屋围与南头. 深南大道与竹子林四路交叉口东进口道每小时交通量达到4 000辆，其中深南大道辅路有1 500 pcu/h，主线2 500 pcu/h. 深南大道辅道汇入主路的左转、掉头车辆与主路直行、