NASA - Faire l'avenir commercial des avions plus silencieux

Glenn Effort réduit le bruit du moteur

Turbosoufflante Génération de bruit

Il existe de nombreuses sources de bruit des avions en cours. Reportez-vous à l'illustration ci-dessus de la écorchée du moteur pour visualiser le fonctionnement d'un moteur. Turboréacteurs travailler sur le principe de l'aspiration d'air à l'avant du conduit de nacelle et pousser ce même air à l'arrière à une vitesse plus élevée. Ce changement de dynamique fournit la poussée. Le diamètre du moteur est déterminée par le ventilateur, qui aspire l'air dans le conduit. Ce ventilateur est une source de bruit, semblable au bruit causé par une hélice. Les pales du ventilateur, en poussant dans l'air, faire du bruit par eux-mêmes. Une fois passé le ventilateur, l'air est coupée en deux chemins différents, le conduit de ventilation et le conduit central.

gauche de l'image: moteur à réaction moderne turbofan (courtoisie de General Electric). Crédit: NASA

Considérons d'abord l'écoulement dans le conduit de ventilation. En aval du ventilateur, le débit est tourbillonnant à cause du ventilateur de rotation. Ce tourbillon provoque une perte d'élan avant que l'air sort de la buse de sorte qu'il est redressé avec un ensemble d'ailettes appelé stators. Ces stators sont une grande source de bruit que les sillages d'air de claque des flux de ventilateur contre les stators comme des vagues sur une plage. Cette gifler régulière se déroule au rythme des lames passant par et génère un ton à ce qu'on appelle la fréquence de passage de la lame ou FPB. Et non uniformes-ités nonlinéarités donnent lieu à de nombreuses tonalités de fréquence plus élevée étant produites à 2 fois FPB, 3 fois FPB, et ainsi de suite. Ces tonalités sont souvent associées au son perçant généré par certains moteurs. interaction ventilateur / Stator crée plus de tons spécifiques. Le manque de stabilité dans le flux de ventilateur (souvent sous forme de turbulence) interagit avec les stators pour créer un bruit à large bande. Ceci est souvent entendu comme un bruit sourd.

Dans le conduit principal, l'air de prendre ce chemin est en outre comprimé par une série de petits ventilateurs dits rotors. Chacun de ces étages de rotor est séparé par un ensemble de stators pour redresser l'écoulement. Ceci est une autre source d'interaction rotor / stator bruit. L'air comprimé est ensuite mélangé avec du carburant et brûlé. Cette combustion est une autre source de bruit. L'air chaud, une combustion à haute pression est envoyé en aval dans une turbine qui entraîne le ventilateur et les rotors du compresseur. Étant donné que la turbine a tendance à regarder et agir comme un ensemble de stators, ceci est une autre source de bruit.

Enfin, le conduit central et le flux de canal de soufflante sont évacués dans l'air extérieur à l'arrière de l'aéronef. L'interaction de ces échappements jet avec l'air ambiant génère du bruit à large bande appelé bruit de jet.

Réduction du jet d'échappement de bruit

Jet d'échappement se compose du flux de ventilateur et le courant de base / combustion. Le courant d'écoulement de base est typiquement à une vitesse plus élevée que le flux du ventilateur. Comme les deux courants d'écoulement se mélangent les uns avec les autres, le bruit est créé dans l'air environnant. De difficulté particulière, le bruit d'échappement de jet est effectivement créée après l'échappement quitte le moteur. Cela signifie que le bruit de jet ne peut pas être réduite où il est créé, mais doit être traitée avant l'échappement quitte le moteur.

La théorie de la génération de bruit est en cours d'étude et des codes informatiques qui peuvent simuler la théorie sont en cours d'élaboration. L'objectif final de cet effort est d'avoir un modèle informatique pour le bruit de jet qui prédira la source du bruit et comment il est envoyé dans l'air ambiant.

La compréhension théorique du bruit de jet est utilisé pour développer des idées pour des concepts de réduction du bruit qui sont testés à l'échelle du modèle. Des idées qui ont déjà été testés ou seront testés comprennent des dispositifs de mélangeur pour combiner rapidement les flux, ce qui réduit la zone de génération de bruit.

Récemment, les données d'essai ont montré qu'une réduction de 3 dB dans le bruit de jet peut être atteint. L'objectif final est de démontrer une réduction de 6 dB.

Réduction du bruit du ventilateur

Afin de progresser sur la réduction du bruit du ventilateur, il est nécessaire de comprendre et d'être en mesure de prédire que le bruit. Par conséquent, comme le bruit d'échappement de jet, l'effort est mis dans l'apprentissage de la théorie de la génération de bruit du ventilateur et le développement de codes informatiques qui simulent cette théorie. L'objectif final de cet effort est d'avoir un code informatique pour la prédiction de bruit du ventilateur qui peut être vérifié.

Une seconde approche utilise la compréhension théorique du bruit du ventilateur pour développer une succession d'idées pour les tests, chaque test fournissant à la fois des données sur lesquelles les codes informatiques sont contrôlés et les résultats sur lesquels le test suivant pourrait être construit. Heureusement, la poussée du ventilateur offre de nombreuses options à explorer et il y a de nombreux éléments à varier. De plus la géométrie de base, il y a adaptation lame-sommeil, de la couche limite (une mince couche d'air le long de la paroi de la gaine qui se déplace plus lentement que le reste de l'écoulement) des effets, la vitesse du ventilateur, le nombre de lames et de stators, et beaucoup d'autres. Récemment, les données de test de modèle ont montré qu'une réduction de 3 dB dans le bruit du ventilateur peut être atteint. Comme avec le bruit d'échappement de jet, l'objectif final est de démontrer une réduction de 6 dB.

Contrôle actif du bruit

Image de gauche: Le contrôle du ventilateur actif du bruit à la NASA Glenn montrant deux rangées périphériques d'actionneurs acoustiques. Crédit: NASA

NASA Glenn a une installation unique pour ce test. Active Noise Control ventilateur est un ventilateur à basse vitesse de 4 pi de diamètre conçu spécifiquement pour les tests de contrôle actif du bruit (représenté dans la figure ci-contre). À ce jour, plusieurs concepts ont montré l'annulation réussie des modes acoustiques sélectionnés. Parce que le bruit est la somme de tous les possibles modes acoustiques, cet effort est encore à ses débuts, mais il a potentiellement élevé retombées. Contrôle actif du bruit contribuera à 6 dB objectif de réduction du bruit du programme AST.

Validation de la pleine échelle

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