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Die
vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein Gasturbinentriebwerke
und insbesondere die Schalldämpfung
von darin enthaltenen Bläsern.
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In
einem zum Antrieb eines Flugzeuges in der Luft konstruierten Zweikreisturbinentriebwerk wird
Luft in einem Rotorgebläse
unter Druck gesetzt und ausgestoßen, um einen Vortriebsschub
zu erzeugen. Ein Teil der Rotorluft wird in ein Kerntriebwerk kanalisiert,
das einen mehrstufigen Axialverdichter aufweist, der die Luft weiter
komprimiert, die anschließend
mit Brennstoff gemischt und in einer Brennkammer gezündet wird,
aus der wiederum heiße
Verbrennungsgase stromabwärts
gegen Hoch- und Niederdruckturbinen ausgestoßen werden. Die Hochdruckturbine
treibt den Verdichter an, und die Niederdruckturbine treibt den
Rotor an.
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Die
Bläserrotorschaufeln
weisen einen wesentlich größeren Außendurchmesser
auf als die Verdichterlaufradschaufeln, um ein großes Luftvolumen
für die
Erzeugung des Vortriebsschubs zu bewegen. Die Reihe von Rotorschaufeln
ist von einer Rotorgondel umgeben, die gewöhnlich durch eine Reihe von
radialen Stützstreben
an dem Kerntriebwerk abgestützt
ist. Weiter ist abstromseitig der Rotorschaufeln eine Reihe von
Statorschaufeln in der Rotorgondel angeordnet, die dazu dienen,
die Rotorluft zu entwirbeln, bevor sie durch die Rotordüse oder
den Auslass ausgestoßen
wird. In einer abgewandelten Konstruktion können die Rotorleitschaufeln
und -streben in gemeinsamen Leitschaufelstrebenelementen integriert
sein.
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Eine
Hauptquelle des Rotorlärms
von Flugzeugmotoren ist die Wechselwirkung zwischen den turbulenten
Nachströmungen,
die von den Rotorschaufeln abgegeben werden, mit den stromabwärts zu diesen
angeordneten Rotorleitschaufeln. Die Reihe von Rotorschaufeln dreht
sich relativ zu den stationären
Rotorleitschaufeln mit einer Schaufelvorbeilauffrequenz, wobei jede
der turbulenten Schaufelnachströmungen
eine entsprechende Uneinheitlichkeit der Geschwindigkeit an der
Reihe von Rotorleitschaufeln bewirkt. Die Wechselwirkung des Rotors zwischen
Nachströmung
und Leitschaufel ruft eine unstetige Belastung an den Statorschaufeln
hervor, die wiederum Druckwellen erzeugt, die sich stromaufwärts und
stromabwärts
als Schall ausbreiten, der mit der Schaufelvorbeilauffrequenz und
den zugehörigen
Oberschwingungen abgestrahlt wird.
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Außerdem tritt
die Turbulenz in den Rotornachströmungen auch mit den stromabwärts angeordneten
Statorschaufeln in Wechselwirkung, wobei eine unstetige Belastung
und entsprechende Schallwellen mit einem breiten Spektrum an Frequenzen entstehen,
die mit dem Energiespektrum der turbulenten Nachströmung selbst
in Beziehung stehen.
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Dementsprechend
erzeugt die aerodynamische Wechselwirkung zwischen den Rotorschaufeln und
Leitschaufeln im Betrieb einen erheblichen Rotorlärm, den
es zu beschränken
gilt, um vielfältigen gesetzlichen
Lärmvorschriften
zu genügen.
Der Rotorlärm
kann gewöhnlich
durch eine Vergrößerung des
Rotordurchmessers und eine Verringerung der Geschwindigkeit der
Rotorspitzen und des Druckverhältnisses
reduziert werden. Außerdem
lässt sich
der Rotorlärm
durch eine Steigerung der axialen Beabstandung zwischen den Rotorschaufeln
und den Leitschaufeln vermindern. Weiter kann der Rotorlärm auch
reduziert werden, indem das Verhältnis
der Anzahl von Schaufeln und Leitschaufeln in jeder Zeile vorzugsweise
so ausgewählt
wird, dass die Töne
der Schaufelvorbeilauffrequenz beschnitten werden. Die Rotorgondel
enthält
gewöhnlich
zur zusätzlichen Schalldämpfung auch
schallabsorbierende akustische Auskleidungen.
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Allerdings
mindern diese Schalldämpfungstechniken
die Leistung des Triebwerks, wirken sich nachteilig auf dessen Abmessungen
und Gewicht aus und sind unterschiedlich wirkungsvoll.
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Die
FR-A-1 536 511 beschreibt Schaufeln, die für in Gasturbinentriebwerken
enthaltene Axialströmungsverdichter
konstruiert sind.
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Das
Dokument
US 5 603 607 beschreibt
einen Propellerrotor mit einer sägezahnförmigen Schaufelabströmkante,
bei der die Strömungen
auf der Unterdruckseite und der Druckseite einer Schaufel sich allmählich vereinigen,
so dass der Geschwindigkeitsverlust in der Nähe der Abströmkante verringert
wird.
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Es
besteht daher ein Bedarf nach einem verbesserten Zweikreistriebwerk
zur Schalldämpfung.
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Erfindungsgemäß enthält ein Zweikreistriebwerk
eine Reihe von Rotorschaufeln, die stromaufwärts einer Reihe von Statorschaufeln
angeordnet sind, und wird durch ein Kerntriebwerk angetrieben. Die
Rotorschaufeln sind gezahnt, um davon ausgehende turbulente Nachströmungen zu
Vermischen, so dass der Rotorlärm
gedämpft
wird.
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Die
Erfindung wird anhand von bevorzugten und beispielhaften Ausführungsformen
zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen der Erfindung in der
folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren
näher beschrieben:
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1 zeigt
in einer zum Teil geschnittenen axialen Ansicht ein an einem Flugzeugflügel befestigtes
Zweikreisturbinentriebwerk, das einen verbesserten Rotor enthält, gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine ebene Ansicht eines Abschnitts des in 1 veranschaulichten
Rotors längs der
Schnittlinie 2-2.
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3 zeigt
in einer isometrischen Ansicht isoliert eine der in 1 und 2 veranschaulichten
Rotorschaufeln gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
die in 3 veranschaulichte Schaufel in einer radialen
Querschnittsansicht längs der
Schnittlinie 4-4.
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5 zeigt
in einer radialen Querschnittsansicht ähnlich wie 4 eine
Rotorschaufel gemäß noch einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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6 zeigt
in einer Draufsicht von der Seite eine Rotorschaufel gemäß noch einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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7 zeigt
in einer Draufsicht von der Seite eine Rotorschaufel gemäß noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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1 veranschaulicht
ein Zweikreisturbinentriebwerk 10, das mittels eines Außenlastträgers geeignet
an dem Flügel
eines Flugzeugs angebracht ist, um das Flugzeug während des
Fluges anzutreiben. Das Triebwerk ist um eine longitudinale oder mittige
axiale Achse 12 achsensymmetrisch und enthält eine
Reihe von Rotorschaufeln 14, die innerhalb einer umgebenden
Rotorgondel 16 montiert sind. Unmittelbar stromabwärts der
Rotorschaufeln ist eine Reihe von Bläser-Statorschaufeln 18 angeordnet,
auf die wiederum eine Reihe von Stützstreben 20 folgt, über die
die Rotorgondel an einem Kerntriebwerk 22 befestigt ist.
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Das
Kerntriebwerk ist von herkömmlicher Bauart
und enthält
einen mehrstufigen Axialverdichter, der nach dem Rotor/BLäser angeordnet
ist, der einen Teil der Rotorluft 24 aufnimmt, die im Innern des
Rotors komprimiert wird und in einer Brennkammer mit Brennstoff
gemischt wird, um heiße
Verbrennungsgase zu erzeugen, die stromabwärts durch Hoch- und Niederdruckturbinen
strömen,
die daraus Energie entziehen. Die Hochdruckturbine treibt den Verdichter
an und die Niederdruckturbine treibt den Rotor an, der sich während des
Betriebs dreht, um Vorwärtsschub
zu erzeugen, so dass das Flugzeug während des Fluges angetrieben
wird.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, wird die Rotorluft 24 durch
die Reihe von Rotorschaufeln 14 hindurch und stromabwärts durch
die Reihe von Statorschaufeln 18 hindurch kanalisiert,
um aus der hinter den Stützstreben 20 angeordneten
Rotordüse
ausgestoßen
zu werden. Während
die Luft über
die einzelnen Rotorschaufeln stromabwärts strömt, wird sie aufgrund der Drehung
derselben komprimiert, und es werden turbulente Nachströmungen von
den Schaufeln abgegeben, die stromabwärts durch die Entwirbelungsschaufeln 18 strömen.
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Die
von den Rotorschaufeln stammenden turbulenten Nachströmungen interagieren
mit den Statorschaufeln, die unstetige Belastungen darauf und entsprechende
Druckwellen entstehen lassen, die sich stromaufwärts und stromabwärts mit
der Schaufelvorbeilauffrequenz und den zugehörigen Oberschwingungen ausbreiten.
Außerdem
tritt die Turbulenz in den Schaufelnachströmungen ebenfalls mit den stromabwärts gelegenen
Statorschaufeln in Wechselwirkung, wobei diese unstetig belastet
werden und entsprechende Schallwellen entstehen, die ein breites
Spektrum von Frequenzen aufweisen, die mit dem Energiespektrum der
Turbulenz der Nachströmung
selbst in Beziehung stehen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die in 1 und 2 veranschaulichten
Rotorschaufeln 14 gezahnt, um ein Mischen der davon abgegebenen
turbulenten Nachströmungen
stromaufwärts der
Reihe von Statorschaufeln zu fördern,
so dass der Rotorlärm
entsprechend reduziert wird. Erfindungsgemäß werden die Rotorschaufeln
selbst genutzt, um ein kräftiges
Mischen der von diesen ausgehenden turbulente Rotornachströmungen zu
bewirken, um die Amplitude jener turbulenten Nachströmungen entsprechend
zu verringern, bevor sie die stromabwärts gelegenen Statorschaufeln
erreichen. Durch das Steigern der Mischungsrate der von den Rotorschaufeln
abgegebenen turbulenten Rotornachströmungen werden die sich ergebenden
Pegel der Amplitude der Nachströmung
und der Turbulenz an den Statorschaufeln entsprechend reduziert,
was wiederum die unstetige Belastung der Stator schaufel und den
davon ausgehenden entsprechenden Lärm reduziert.
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Wie
in 2 und 3 zu sehen, weist jede der Rotorschaufeln 14 ein
Schaufelblatt 26 mit einer im Wesentlichen konkaven Druckseite 28 und
einer entgegengesetzten im Wesentlichen konvexen Saugseite 30 auf,
die sich von einem radial innenliegenden Fußpunkt 36 an bis zu
einer radial außen
angeordneten Spitze 38 axial zwischen einer Anströmkante und
einer Abströmkante 32, 34 erstrecken. Jede
Schaufel ist gewöhnlich
einstückig
mit einem in 3 gezeigten Schwalbenschwanz 40 ausgebildet, der
dazu dient, die einzelnen Schaufeln jeweils in einer Schwalbenschwanznut
zu befestigen, die in dem Umfang einer tragenden Bläser-Rotorscheibe ausgebildet
ist. Weiter weist jede Schaufel gewöhnlich eine an dem Schaufelfußpunkt angeordnete
Plattform 42 auf, um die innere Begrenzung der Rotorluft
zu definieren, wobei die Plattform entweder einstückig mit der
Schaufel ausgebildet ist oder eine gesonderte Komponente ist, die
zwischen benachbarten Schaufeln in dem Rotor angebracht ist.
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Die
Anströmkante
und Abströmkante
einer typischen Rotorschaufel sind in radialer Richtung längs der
Spannweite des Schaufelblatts geradlinig oder gekrümmt ausgebildet
und begrenzen die axialen Enden der Druck- und Saugseiten der Schaufel. Im
Gegensatz dazu weisen die in 3 veranschaulichten
Rotorschaufeln eine gezahnte Abströmkante auf, die im Wesentlichen
serpentinenartig längs
der radialen Spanne der Schaufel verläuft, um ein Mischen der Nachströmungsturbulenz
zu fördern,
während
diese abstromseitig von den einzelnen Schaufeln abgeben wird, so
dass die unstetige Belastung der stromabwärts gelegenen Statorschaufeln
reduziert wird, um den Rotorlärm
entsprechend zu verringern.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt, weist die gezahnte
Abströmkante 34 eine
Reihe von Kerbzähnen oder
Aussparungen 44 auf, die dazwischen einzelne Zähne oder
Zickzackkerben 46 definieren. Die Aussparungen erzeugen
auf diese Weise eine serpentinenartige Abströmkante, wobei sich die Zickzackkerben 46 nach
hinten hin in der stromabwärts
verlaufenden Richtung erstrecken, und die Aussparungen die radiale
Kontinuität
der Druck- und Saugseiten der Schaufel längs der Abströmkante örtlich unterbrechen.
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Wie
in 4 gezeigt, können
die Druck- und Saugseiten 28, 30 des Schaufelblatts
eine beliebige herkömmliche
Konstruktion aufweisen, die geeignet ist, die Rotorluft während des
Betriebs zu komprimieren. Die Druckseite 28 ist im Wesentlichen
konkav, wohingegen die Saugseite 30 weitgehend konvex zwischen
der Anströmkante
und der Abströmkante der
Schaufel ausgebildet ist, um über
die beiden Seiten der Schaufel hinweg unterschiedliche Geschwindigkeitsverteilungen
zu erzeugen.
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Durch
das örtliche
Einführen
von Aussparungen 44 längs
des Abströmkantenabschnitts
der Schaufel lassen sich die beiden getrennten Grenzschichten der
längs der
Druck- bzw. Saugseite strömenden
Luft durch die Aussparungen in strömungsmäßiger Verbindung vereinigen
und durch die Drehbewegung der Zickzackkerben während des Betriebs kräftig mischen.
Während
die Schaufeln im Betrieb rotieren, wird die Rotorluft axial zwischen
benachbarten Schaufeln und in entsprechenden Grenzschichten längs der
gegenüberliegenden
Druck- und Saugseite jedes Schaufelblatts nach hinten kana lisiert.
Die gezahnte Abströmkante
vergrößert die
wirksame Oberfläche,
entlang der die beiden Grenzschichten zusammentreffen und gemischt
werden.
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Wie
in 3 gezeigt, divergieren die Abströmkantenaussparungen 44 vorzugsweise
nach hinten hin, während
die miteinander verbundenen Zickzackkerben 46 nach hinten
hin entsprechend konvergieren. Die Aussparungen und Zickzackkerben
sind vorzugsweise dreieckig ausgebildet, um die Entwicklung von
Wirbeln zu fördern,
während
die Luftgrenzschichten von den Schaufelabströmkanten abgegeben werden, wobei
diese Wirbel das Mischen der turbulenten Nachströmungen der Schaufel verstärken, bevor
diese die stromabwärts
angeordneten Statorschaufeln erreichen.
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Die
spezielle Konstruktion der gezahnten Abströmkante der Rotorschaufeln kann
für jede
Konstruktionsanwendung abhängig
von der speziellen Konstruktion der Rotorschaufel selbst maßgeschneidert
angepasst werden. Wie in 3 gezeigt, weist das Schaufelblatt
eine Sehne auf, die durch ihre an jeder radialen Spannweite zwischen
der Anströmkante
und der Abströmkante
der Schaufel gemessenen Länge
C definiert ist. Wie in 4 gezeigt, weist das Schaufelblatt
zwischen seiner Anströmkante
und Abströmkante
eine Wölbung
oder Krümmung
auf, wobei die Druckseite im Wesentlichen konkav und die Saugseite
im Wesentlichen konvex ist. Die Dicke T der Schaufel kann zwischen
der Anströmkante
und der Abströmkante
in einer typischen Weise variieren.
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Die
in 3 veranschaulichten Zickzackkerben 46 sind
mit einer axialen Länge
A und einem radialen Teilungsabstand B bemessen. Die Länge A und
die Teilung B kann bezüglich
der Schaufelsehnenlänge
C für jede
Konstruktionsanwen dung optimiert werden, um die aerodynamische Leistung
der Schaufel selbst gegenüber
einer Schaufel, die ohne die gezahnte Abströmkante ausgebildet ist, zu
maximieren und gleichzeitig den Rotorlärm wirkungsvoll zu dämpfen.
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In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die gezahnte Abströmkante
hinsichtlich der Konstruktion der Schaufel eine örtliche Veränderung, die auf den Bereich
der Schaufel beschränkt
ist, der sich in unmittelbarer Nähe
der Abströmkante
innerhalb etwa 10 % der Sehnenlänge
derselben befindet. Weiter können
die Anzahl und Abmessungen der einzelnen Zickzackkerben und Aussparungen
längs der Abströmkante von
einer hohen zu einer geringen Dichte gewählt sein, um die Schalldämpfung zu
maximieren, ohne die aerodynamische Leistung wesentlich zu verringern.
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In
dem in 3 und 4 veranschaulichten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
erstrecken sich die Zickzackkerben 46 axial gemeinsam mit
dem Schaufelblatt in einem gemeinsamen aerodynamischen Profil mit
diesem, wobei sich die Zickzackkerben in ähnlicher Weise mit dem verbliebenen
Teil der Schaufel verjüngen
und in ihrer Dicke nach hinten hin abnehmen, um an der Abströmkante zu
enden. Auf diese Weise kann das Schaufelblatt mit oder ohne die
gezahnte Abströmkante
im Wesentlichen denselben radialen Umriss aufweisen, wobei die gezahnte Abströmkante durch
die sich längs
der Wölbungslinien
der Schaufel erstreckenden Aussparungen eingeführt ist. In diesem Ausführungsbeispiel
erstreckt sich die Druckseite jede Zickzackkerbe 46 ohne
Diskontinuität
gemeinsam mit dem übrigen
Abschnitt der Druckseite der Schaufel weiter, und die Saugseite jede
Zickzackkerbe 46 erstreckt sich in ähnlicher Weise ohne Diskontinuität in dem
in 4 veranschaulichten radialen Profil gemeinsam
mit dem übrigen
Abschnitt der Schaufelsaugseite weiter.
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In
dem in 3 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiel
reihen sich die einzelne Zickzackkerben 46 an deren entsprechenden
Basen aneinander, die die Scheitelpunkte der dazwischenliegenden
dreieckigen Aussparungen 44 definieren. Weiter erstrecken
sich die radial aneinandergereihten Zickzackkerben in einer im Wesentlichen
kontinuierlichen Reihe längs
der gesamten Spannweite der Abströmkante der Schaufel von dem
Fußpunkt 26 der
Schaufel zu deren Spitze 38.
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5 veranschaulicht
ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel
der in dem Schaufelblatt ausgebildeten Zickzackkerben 46,
bei dem die Zickzackkerben, anstelle gemeinsam mit der in gestrichelter Linie
veranschaulichten Wölbungslinie
der Schaufel zu verlaufen, gegenüber
dem übrigen
Abschnitt der Schaufel schräg
angeordnet sind. Eine oder mehrere Zickzackkerben 46 können gegenüber der
Druckseite 28 der Schaufel mit einem stumpfen dazwischen eingeschlossenen
Winkel schräg
ausgebildet sein. Eine oder mehrere Zickzackkerben 46 können gegenüber der
Saugseite 30 der Schaufel mit einem dazwischen eingeschlossenen
stumpfen Winkel schräg verlaufen.
Außerdem
können
in einem weiteren Ausführungsbeispiel
die Zickzackkerben 46 an der Abströmkante von beiden Seiten der
Schaufel abwechselnd schräg
abstehen.
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Abhängig von
der Größe und der
aerodynamischen Leistung der Rotorschaufel kann die spezielle Orientierung
der einzelnen Zickzackkerben für jede
Konstruktionsanwendung optimiert werden. 2 veranschaulicht
beispielsweise, dass jede Rotorschaufel 14 gewöhnlich von
ihrem Fußpunkt 36 her
zu ihrer Spitze 38 mit einer Verdrehung ausgebildet ist
und einer Druckbelastung unterworfen ist, die sich von dem Fuß zur Spitze
hin entsprechend ändert.
Die einzelnen Schaufelblätter
weisen einen sich ändernden
Angriffswinkel gegenüber
der ankommenden Rotorluft 24 auf und geben die turbulenten Nachströmungen der
Rotorluft unter entsprechenden Winkeln bezüglich der axialen Mittelachse
des Triebwerks ab. Dementsprechend können die spezielle Größe, die
Konfiguration und die Winkelausrichtung der Zickzackkerben variiert
werden, um die Schalldämpfung
zu maximieren, ohne die aerodynamische Leistung der Rotorschaufeln
zu schmälern.
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Wie
in 6 zu sehen, weist jede der Schaufeln einen von
dem Fußpunkt 36 bis
in die Nähe
der Mitte der Spannweite der Schaufel verlaufenden innenliegenden
Abschnitt und einen von dort aus radial nach außen bis zu der Spitze 38 sich
erstreckenden außenliegenden
Abschnitt auf. Die Zickzackkerben 46 brauchen nicht entlang
der gesamte Abströmkante
der Schaufel ausgebildet zu sein, sondern sind in dem in 6 veranschaulichten
Ausführungsbeispiel in
erster Linie lediglich längs
dem innenliegenden Schaufelblattabschnitt angeordnet, wobei der
außenliegende
Abschnitt der Abströmkante
benachbart der Spitze 38 ohne die Zickzackkerben ausgebildet
ist.
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Auf
diese Weise ist die Abströmkante
von der Mitte der Spannweite bis zu der Spitze in einer herkömmlichen
Weise im Wesentlichen entweder geradlinig oder gekrümmt, ohne
durch die Aussparungen örtlich
unterbrochen zu sein. Dieses Ausführungsbeispiel der innenliegend
gezahnten Abströmkante
ist besonders nützlich
in Fällen,
wo die Druckbelastung der speziellen Rotorschaufeln über die
innenliegende Spannweite hinweg überwiegt,
für die die
gesteigert Mischungseffizienz der gezahnten Abströmkante gewünscht ist.
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Da
das Schaufelblatt, wie in 2 veranschaulicht,
eine verdrehte Gestalt aufweist, sind die aerodynamischen Stromlinien
zwischen den Rotorschaufeln und den Statorschaufeln in der Nähe der Schaufelspitzen
außerdem
länger
als in der Nähe
der Schaufelfußpunkte.
Die innenliegend ausgebildete gezahnte Abströmkante kann dann genutzt werden, um
die Effizienz der Mischung längs
der kürzeren Stromlinien
der innenliegenden Schaufelabschnitte zur steigern, anstatt längs der
außenliegenden Schaufelblattabschnitte,
für die,
wenn überhaupt,
nur geringe zusätzliche
Mischungseffizienz erforderlich ist.
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7 veranschaulicht
ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel
der Rotorschaufeln, bei dem die mit 46B bezeichneten Zickzackkerben
längs dem
außen
angeordneten Abschnitt der Schaufel angeordnet sind, wobei der innenliegende
Abschnitt der Schaufel in der Nähe
des Schaufelfußpunkts 36 ohne die
Zickzackkerben ausgebildet ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders
für Rotorschaufeln
geeignet, bei denen die Druckbelastung in dem außenliegenden Abschnitt überwiegt,
und die Zickzackkerben längs
dem innenliegenden Abschnitt von der mittleren Spannweite bis zu
dem Fußpunkt
im Übrigen
nicht erforderlich sind. In den beiden in 6 bzw. 7 veranschaulichten
Ausführungsbeispielen
ist die radiale Abmessung der gezahnten Abströmkante beschränkt, um
die mit der Zähnung
verbundenen Druckverluste zu begrenzen, während die Zähnung der Abströmkante gezielt
eingesetzt ist, um die Schalldämpfung
zu verbessern.
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Wie
oben erwähnt,
sind die Zickzackkerben vorzugsweise dreieckig konstruiert, können jedoch eine
beliebige sonstige Gestalt aufweisen, die die Dämpfung des Schalls ohne unerwünschte Druckverluste
fördert.
Beispielsweise sind die in 7 mit 46B bezeichneten
Zickzackkerben und die sie definierenden Aussparungen im Gegensatz
zu den in 3 veranschaulichten dreieckigen
Zickzackkerben und eckigen Aussparungen im Wesentlichen sinusförmig mit
bogenförmigen
Scheitelpunkten ausgebildet.
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Ein
besonderer Vorteil des in 2 veranschaulichten
kräftigen
Mischens der Rotornachströmungen
mit der zwischen den Schaufeln kanalisierten Primärrotorluft
ist, dass es möglich
wird, den Abstand zwischen den Rotorschaufeln und den Statorschaufeln 18 entsprechend
zu verringern. Da die Zickzackkerben das Mischen zwischen den Rotorschaufeln
und den Leitschaufeln fördern,
kann der dazwischen vorhandene axiale Abstand mit Blick auf einen
vorgegebenen Pegel eines angemessenen Rotorlärms entsprechend reduziert
werden. Der reduzierte Abstand zwischen den Stator- und den Rotorschaufeln
erlaubt es, das gesamte Triebwerk entsprechend kürzer zu konstruieren, was wiederum dessen
Gesamtgewicht senkt. Auf diese Weise wird der Gesamtwirkungsgrad
des Triebwerks aufgrund der verbesserten Mischungseffizienz der
gezahnten Abströmkanten
der Rotorschaufeln entsprechend erhöht.
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Aus
Gründen
der Vollständigkeit
werden vielfältige
Aspekte der Erfindung in den folgenden nummerierten Klauseln aufgeführt:
- 1. Gezahnte Zweikreisrotorschaufel (14).
- 2. Schaufel entsprechend Klausel 1, die ein Schaufelblatt (26)
mit Anström-
und Abströmkanten
(32, 34) aufweist, wobei die Abströmkante gezahnt
ist.
- 3. Schaufel entsprechend Klausel 2, bei der die Abströmkante (34)
eine Reihe von Aussparungen (44) aufweist, die dazwischen
Zickzackkerben (46) definieren.
- 4. Schaufel entsprechend Klausel 3, wobei die Aussparungen (44)
nach hinten hin divergieren, und die Zickzackkerben nach hinten
hin konvergieren.
- 5. Schaufel entsprechend Klausel 3, bei der die Zickzackkerben
(46) dreieckig sind.
- 6. Schaufel entsprechend Klausel 3, bei der die Dicke der Zickzackkerben
(46) nach hinten hin abnimmt.
- 7. Schaufel entsprechend Klausel 3, bei der die Zickzackkerben
(46) miteinander in einer Reihe verbunden sind.
- 8. Schaufel entsprechend Klausel 3, bei der die Zickzackkerben
(46) sich zusammen mit dem Schaufelblatt (26)
in einem gemeinsamen aerodynamischen Profil mit diesem erstrecken.
- 9. Schaufel entsprechend Klausel 3, bei der die Zickzackkerben
(46) bezüglich
des Schaufelblatts (26) schräg angeordnet sind.
- 10. Schaufel entsprechend Klausel 3, bei dem die Schaufel (26)
einander gegenüberliegende Druck-
und Saug seiten (28, 30) aufweist, und die Zickzackkerben
(46) gegenüber
der Druckseite (28) schräg ausgebildet sind.
- 11. Schaufel entsprechend Klausel 3, bei der die Schaufel (26)
einander gegenüberliegende Druckseiten
und Saugseiten (28, 30) aufweist, und die Zickzackkerben
(46) gegenüber
der Saugseite (30) schräg
verlaufen.
- 12. Schaufel entsprechend Klausel 3, bei der die Schaufel (26)
in Spannweitenrichtung von dem Fußpunkt (36) zur Spitze
(38) verlaufende innenliegende und außenliegende Abschnitte aufweist, und
bei der die Zickzackkerben (46) längs dem innenliegenden Abschnitt
angeordnet sind, wobei der außenliegende
Abschnitt benachbart zu der Spitze ohne die Zickzackkerben ausgebildet
ist.
- 13. Schaufel entsprechend Klausel 3, bei der die Schaufel (26)
in Spannweitenrichtung von dem Fußpunkt (36) zur Spitze
(38) verlaufende innenliegende und außenliegende Abschnitte aufweist, und
bei der die Zickzackkerben (46) längs dem außenliegenden Abschnitt angeordnet
sind, wobei der innenliegende Abschnitt benachbart zu dem Fußpunkt (36)
ohne die Zickzackkerben ausgebildet ist.
- 14. Schaufel entsprechend Klausel 3, bei der die Zickzackkerben
(46) von dem Fußpunkt
(36) bis zur Spitze (38) des Schaufelblatts aneinandergereiht
sind.
- 15. Zweikreistriebwerk 10 mit einer Reihe gezahnter
Rotorschaufeln (14), die stromaufwärts einer Reihe von Statorschaufeln
(18) angeordnet sind.
- 16. Zweikreistriebwerk entsprechend Klausel 15, bei dem jede
der Rotorschaufeln (14) eine Strömungsfläche (26) mit Anström- und Abströmkanten
(32, 34) aufweist, und bei der die Abströmkante gezahnt
ist.
- 17. Zweikreistriebwerk entsprechend Klausel 16, bei dem die
Abströmkante
(34) eine Reihe von Aussparungen (44) aufweist,
die dazwischen Zickzackkerben (46) definieren.
- 18. Zweikreistriebwerk entsprechend Klausel 17, bei dem die
Aussparungen (44) nach hinten hin divergieren, und die
Zickzackkerben nach hinten hin konvergieren.
- 19. Zweikreistriebwerk entsprechend Klausel 18, bei dem die
Zickzackkerben dreieckig sind und in ihrer Dicke nach hinten hin
abnehmen.
- 20. Zweikreistriebwerk entsprechend Klausel 19, wobei das Schaufelblatt
(26) eine Druckseite und eine ihr entgegengesetzte Saugseite
(28, 30) aufweist, und die Zickzackkerben (46)
sich sowohl mit der Druckseite als auch mit der Saugseite gemeinsam
erstrecken.
- 21. Zweikreistriebwerk entsprechend Klausel 20, bei dem die
Zickzackkerben (46) in einer Reihe miteinander verbunden
sind.
- 22. Zweikreistriebwerk entsprechend Klausel 21, bei der jedes
der Schaufelblätter
in Spannweitenrichtung von dem Fußpunkt (36) zur Spitze
(38) verlaufende innenliegende und außenliegende Abschnitte aufweist,
und bei der die Zickzackkerben (46) längs dem innenliegenden Abschnitt
an geordnet sind, wobei der außenliegende
Abschnitt benachbart zu der Spitze ohne die Zickzackkerben ausgebildet
ist.
- 23. Zweikreistriebwerk entsprechend Klausel 21, bei der jedes
der Schaufelblätter
in Spannweitenrichtung von dem Fußpunkt (36) zur Spitze
(38) verlaufende innenliegende und außenliegende Abschnitte aufweist,
und bei der die Zickzackkerben (46) längs dem außenliegenden Abschnitt angeordnet
sind, wobei der innenliegende Abschnitt benachbart zu dem Fußpunkt (36)
ohne die Zickzackkerben ausgebildet ist.
- 24. Zweikreistriebwerk entsprechend Klausel 21, bei dem die
Zickzackkerben (46) sich von dem Fußpunkt (36) zur Spitze
(38) jedes der Schaufelblätter aneinanderreihen.