Различные способы снижения шума двигателя от турбовентиляторных двигателей

May 29, 2024

Производители кропотливо настраивают различные секции турбовентиляторного двигателя в соответствии с нормами по шуму.

Правила аэропортов и требования сертификации самолетов ограничивают определенные уровни шума во время работы. Большая часть шума самолета исходит от массивных двигателей, которые обеспечивают всю мощность, необходимую для полета. Современные коммерческие турбовентиляторные двигатели имеют большие размеры и создают много шума из-за настроенных уровней тяги.

Вентилятор, турбины и выхлопная система являются критическими источниками шума двигателя. Шум выхлопной струи варьируется в большей степени, чем шум других частей двигателя. Уровни шума выхлопной струи зависят от скорости двигателя и увеличиваются с увеличением относительной скорости воздушного потока.

Большую часть шума создает турбулентное смешение выхлопных газов с атмосферой. Шум выхлопных газов связан с сдвиговым действием, вызванным относительной скоростью струи и атмосферы. Если скорость выхлопа превышает скорость звука, ударные волны еще больше увеличивают уровень шума в выхлопе. По данным General Electric (GE),

«Большой вентилятор в передней части современных двигателей имеет тенденцию издавать два звука, которые люди больше всего раздражают: более глубокие звуки пилы и пронзительный вой. Компрессор и турбина, а также процесс сгорания топлива также Выхлопная система издает больше всего шума, особенно на полной мощности, поскольку сжатые газы на высокой скорости рассекают окружающий воздух».

Существует несколько методов подавления высокочастотного шума возле выхлопной системы. Изменение формы выхлопной струи за счет шумоэффективной конструкции сопла снижает уровень шума. Сопло глушителя имеет глубокие канавки, которые обеспечивают более высокую скорость смешивания, соответствующую скорости выхлопных газов относительно атмосферы.

Модель CFM56-5C2 компании CFM International имеет гондолу со смешанным потоком с длинными воздуховодами, акустическая сигнатура которой значительно ниже требований Федерального управления гражданской авиации (FAA) по уровню шума. Глубокие гофры или выступы на сопле обеспечивают большую площадь контакта между выхлопной струей и атмосферой.

Гофры уменьшают скорость выхлопа относительно атмосферы для достижения минимальной дельты (дифференциала). Стоит отметить, что снижение производительности жиклеров ограничивает глубину или количество канавок, которые может установить OEM-производитель. Следовательно, проектировщики должны учитывать компромисс между желаемыми характеристиками двигателя и приемлемым уровнем шума.

Шум выхлопной струи также подавляется зубчатой ​​конструкцией гондолы двигателя. Хотя эти шевроны, как их называют, встречаются нечасто, они присутствуют на Boeing 737-MAX, 747-8 и 787 Dreamliner. Они предназначены для сглаживания и формирования потока выхлопного воздуха двигателей. Они помогают смешивать горячий и холодный воздух из двигателя, уменьшая турбулентность и шум, вызываемые выхлопом.

Получите все последние новости авиации прямо здесь, на Simple Flying.

В секциях вентилятора и компрессора значительный уровень шума возникает в результате взаимодействия полей давления и турбулентности вращающихся и неподвижных лопаток. Сила взаимодействия между вращающимися и неподвижными компонентами вызывает значительный сдвиг, особенно при низких настройках тяги. OEM-производители используют акустические панели и вкладыши, чтобы минимизировать шум, создаваемый в секциях компрессора.

Акустическая облицовка, состоящая из пористой сотовой обшивки, разделяет облицовку и воздуховод двигателя. Преобразуя акустическую энергию в тепло, абсорбирующая подкладка обеспечивает эффективное подавление шума. Стоит отметить, что акустические вкладыши немного увеличивают вес двигателя и сопротивление поверхности. OEM-производители также совершенствуют форму, расстояние и количество лопаток, используемых на каждой ступени компрессора и турбины двигателя, что еще больше влияет на уровень шума.

Что вы думаете о том, как производители снижают шум турбовентиляторных двигателей? Расскажите нам в разделе комментариев.

Писатель: Омар — энтузиаст авиации, доктор философии. в аэрокосмической технике. Имея за плечами многолетний технический и исследовательский опыт, Омар стремится сосредоточиться на научно-исследовательской авиационной практике. Помимо работы, Омар увлекается путешествиями, посещением авиационных объектов и наблюдением за самолетами. Базируется в Ванкувере, Канада.