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Glenn Effort reduzieren Motorgeräusche

Turbofan-Motor Noise Generation

Es gibt viele Quellen von Lärm von aktuellen Flugzeugen. Beziehen sich auf die Abbildung oben des Motors weggeschnittenen die Funktionsweise eines Motors zu visualisieren. Turbofan-Triebwerke arbeiten nach dem Prinzip Luft in die Vorderseite der Gondel Kanal und drückt die gleiche Luft aus der Rückseite mit einer höheren Geschwindigkeit des Saugens. Diese Änderung in der Dynamik liefert den Schub. Der Durchmesser des Motors wird durch den Ventilator bestimmt, die Luft in den Kanal zieht. Dieser Lüfter ist eine Geräuschquelle, ähnlich dem Geräusch, das durch einen Propeller verursacht. Die Lüfterblätter, die von durch die Luft gedrückt wird, verursachen Lärm von sich. Hinter dem Ventilator wird die Luft gespalten zwei verschiedene Wege, den Lüfterkanal und den Kernkanal.

Bild links: Modernes Turbofan-Triebwerk (mit freundlicher Genehmigung von General Electric). Credit: NASA

Betrachten wir zuerst die Strömung in der Lüfterkanal. Nach dem Ventilator wird wirbelt die Strömung wegen des drehenden Lüfters. Dieser Wirbel verursacht einen Verlust an Dynamik, bevor die Luft aus der Düse austritt, so dass es mit einem Satz von Flügeln genannt Statoren begradigt. Diese Statoren sind eine große Lärmquelle wie die Nachläufe der Luft aus dem Gebläse fließen Schlag gegen die Statoren wie Wellen auf einem Strand. Diese regelmäßige Slap erfolgt mit der Rate von Klingen vorbei und erzeugt einen Ton an, was die Schaufeldurchlauffrequenz genannt wird, oder BPF. Ungleichmäßiger-keiten und Nichtlinearitäten führen in vielen höherfrequenten Töne bei 2mal BPF, erzeugt wird 3 mal BPF, und so weiter. Diese Töne werden oft mit dem Piercing-Sound erzeugt von einigen Motoren verbunden. Fan / Stator-Interaktion schafft mehr als spezifische Töne. Die Unstetigkeit in der Bläserströmung (oft in Form von Turbulenz) in Wechselwirkung mit den Statoren von Breitbandrauschen zu schaffen. Dies wird oft als ein Grollen zu hören.

genannt Rotoren in dem Kernkanal wird die Luft diesen Weg nimmt weiter durch eine Reihe von kleineren Ventilatoren verdichtet. Jeder dieser Rotorstufe wird durch einen Satz von Statoren getrennt ist, um die Strömung zu begradigen. Dies ist eine weitere Quelle des Rotor / Stator-Wechselwirkungsgeräusch. Die Druckluft wird dann mit Brennstoff vermischt und verbrannt. Diese Verbrennung ist eine weitere Quelle des Lärms. Die heiße Hochdruckluft verbrannt wird stromabwärts in eine Turbine zugeführt, die das Gebläse und die Kompressor-Rotoren antreibt. Da die Turbine wie eine Reihe von Statoren zu suchen und zu handeln neigt, ist dies eine weitere Lärmquelle.

Schließlich werden der Kernkanal und der Bläserkanal strömt in die Luft außerhalb der Rückseite des Flugzeugs abgeführt. Das Zusammenspiel dieser Strahl Auspuffe mit der Umgebungsluft erzeugt breitbandiges Rauschen Strahllärm bezeichnet.

Jet Exhaust Noise Reduction

Jet Abgas besteht aus dem Gebläsestrom und den Kern / Verbrennungsstrom. Der Kerndurchflussstrom ist in der Regel mit einer höheren Geschwindigkeit als der Lüfterstrom. Da die beiden Fließströme miteinander vermischen, wird das Rauschen in der Umgebungsluft erzeugt. Von besonderer Schwierigkeit wird der Strahl Auspuffgeräusch erzeugt tatsächlich, nachdem die Abgase in den Motor verlassen. Dies bedeutet, dass Strahlgeräusch kann nicht reduziert werden, in dem es erstellt wird, sondern müssen angegangen werden, bevor das Abgas den Motor verlässt.

Die Theorie der Geräuscherzeugung wird untersucht und Computer-Codes, die die Theorie entwickelt werden, simulieren kann. Das Endziel dieser Bemühungen ist ein Computermodell für Strahllärm zu haben, der die Quelle des Lärms vorhersagen, und wie sie in die umgebende Luft gesendet wird.

Theoretisches Verständnis von Strahllärm wird verwendet, Ideen zur Lärmreduzierung Konzepte zu entwickeln, die in Modellmaßstab getestet werden. Ideen, die bereits getestet wurden oder werden geprüft umfassen Mischer Geräte die Ströme schnell zu kombinieren, die den Rauscherzeugungsbereich zu reduzieren.

Vor kurzem haben Testdaten gezeigt, dass eine 3-dB-Verringerung des Strahlgeräuschs erreicht werden kann. Das Endziel ist es, eine 6-dB Reduktion zu demonstrieren.

Fan Noise Reduction

Um Fortschritte bei der Lüftergeräuschreduzierung zu machen, ist es notwendig zu verstehen und in der Lage sein, dieses Rauschen zu prognostizieren. Daher wird, wie mit Jet-Auspuffgeräusch, Aufwand wird in das Erlernen der Theorie der Lüftergeräusch Generation setzen und Computer-Codes zu entwickeln, die diese Theorie zu simulieren. Das Endziel dieser Bemühungen ist es, einen Computercode für Lüftergeräusch Vorhersage zu haben, die überprüft werden können.

Ein zweiter Ansatz verwendet das theoretische Verständnis des Lüftergeräusch eine Folge von Ideen für den Test zu entwickeln, mit jedem Test sowohl Daten bereitstellt, auf das der Computer-Codes überprüft werden und die Ergebnisse, auf denen der nächsten Test gebaut werden könnte. Glücklicherweise bietet der Lüfter Schub viele Möglichkeiten zu erkunden, und es gibt viele Komponenten zu variieren. Neben der Grundgeometrie gibt es schaufel wake Tailoring, Boundary-Schicht (eine dünne Luftschicht entlang der Kanalwand, die langsamer als der Rest bewegt sich der Strömungs) Effekte, Lüftergeschwindigkeit, Anzahl der Schaufeln und Statoren, und viele mehr. Vor kurzem zeigten Modell Testdaten, dass eine 3-dB Reduzierung des Lüftergeräusch erreicht werden kann. Wie bei Strahlauspuffgeräusch ist das Endziel eine 6-dB-Reduktion zu demonstrieren.

Active Noise Control

Bild links: Die Active Noise Control Lüfter bei NASA Glenn, die zwei Umfangsanordnungen von akustischen Aktoren. Credit: NASA

NASA Glenn hat eine einzigartige Anlage für diese Prüfung. Die Active Noise Control Ventilator ist ein 4-ft-Durchmesser Lüfter mit niedriger Drehzahl die speziell für aktive Geräuschkontrolltests (in der Figur auf dieser Seite dargestellt). Bisher wurden mehrere Konzepte erfolgreich Löschung der ausgewählten akustischen Moden gezeigt. Da Rauschen die Summe aller möglichen akustischen Moden ist, ist dieser Aufwand noch in den Kinderschuhen, aber es hat potenziell hohen Auszahlungen. Active Noise Control wird auf das 6 dB Rauschverminderungsziel des AST-Programms beitragen.

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