GE和RR公司研究超声速低噪声推进系统

自适应通用发动机技术（ADVENT）计划是多用途经济可承受的先进涡轮发动机（VAATE）计划中第2阶段的1个标志性计划，目标是发展和验证进气道、发动机、排气喷管和综合热管理技术，以获得在高空和高速下具有最佳超声速性能和亚声速燃油效率的推进系统。

在ADVENT计划的方案设计中，RR和GE公司研制的变循环发动机引进了冷却的“第3股气流”，用于能量分散和热量控制；改变排气喷管的速度分布；降低噪声。

RR公司研制了1种可以降低噪声的引射式混合喷管（mixer-ejector nozzle）。该喷管采用了1种波瓣掺混器将核心气流和外涵气流混合，然后通过引射门引入慢速自由空气流，与高速排气流混合。喷管外部有2个引射门，内部有2个分流片。外引射门转轴转动范围为5°～15°，自由空气流由此进入喷管。内部分流片转轴转动范围为8°～12°，在起飞时呈月牙形开口，从而使第3股气流进入核心气流。引射门和分流片通过相同的制动器按顺序有条不紊地转动；而在巡航期间，引射门和分流片都是闭合的。目前，NASA航空声学推进系统试验室在起飞马赫数为0.3的条件下，进行了变循环发动机的引射混合排气喷管15%缩比模型试验。

GE公司设计了逆向速度分布喷管（inverted velocity-profile nozzle）和流体屏蔽(fluid shield)装置降低变循环发动机的噪声。

在逆向速度分布喷管中，高温和高速核心气流围绕着冷气流和低速外涵气流。核心气流被迫流向外部，而风扇气流流向内部，另外，它将高速排气和周围空气快速混合，使气流速度峰值迅速降低。这种原始混合方式在高频率时可以增加噪声，但是在低频率时可以大大降低噪声。

流体屏蔽装置是1种主动降噪装置。当处于噪声敏感区时流体屏蔽装置会自动打开，而在其他时间则会自动关闭，以减少使用被动降噪硬件所引发的推力损失和效率降低。屏蔽的位置可以根据气体排放方向调节。在起飞时需要降低侧方噪声，而在爬升段需要调整结构降低飞越噪声。20%的发动机大股气流需要通过流体屏蔽装置来达到大幅降噪的目的，该装置非常适合在噪声敏感操作时产生大量剩余气流的变循环发动机。

以上3种技术都将应用于采用ADVENT计划研发的技术的商用变循环发动机，在未来将有更大的研究和发展空间。

（中航工业沈阳发动机设计研究所杨东丹）