搜索羅羅發(fā)動機(jī)降噪技術(shù)，締造極靜飛行世界
2017-07-03 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
進(jìn)入“體驗(yàn)感至上”的時代,人們在衣食住行各方面都開始追求舒適的感官享受。乘坐飛機(jī)出行,刺耳的飛機(jī)噪音可能會使飛行體驗(yàn)大打折扣。
過去幾十年間,羅羅深入研究發(fā)動機(jī)噪音原理并將其運(yùn)用到設(shè)計中,成功實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)降噪,讓安靜的飛行成為可能。
想做好降噪,首先要了解噪音產(chǎn)生的原因。羅羅的研究表明,在飛機(jī)的多個的噪音源中,人耳可分辨出空氣進(jìn)入進(jìn)氣道、流過發(fā)動機(jī)時由于空氣動力所產(chǎn)生的細(xì)微壓力波動。噪音的重要源頭包括:發(fā)動機(jī)內(nèi)核、造成空氣流動的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇葉片以及提供推力的噴氣口。
除了噪音級數(shù),發(fā)動機(jī)頻率對人們感受噪音也有影響,高頻率噪音會帶來刺耳的感覺。所以,需要解決頻率問題才能避免出現(xiàn)刺耳高音調(diào)噪音。
一直以來,科技創(chuàng)新都是技術(shù)發(fā)展的持續(xù)動力。對于噪音產(chǎn)生的氣動過程,羅羅通過對先進(jìn)計算技術(shù)的研究,在幫助加深對該氣動過程認(rèn)識的同時,也提供了全新的控制方式——借助現(xiàn)代科學(xué)計算能力,整合加強(qiáng)降噪功能,同時滿足燃料燃燒和控制二氧化碳排放,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化。
為此,羅羅與世界頂尖大學(xué)建立的協(xié)同創(chuàng)新體系——大學(xué)噪音技術(shù)中心(University Noise Technology Centre),專注于發(fā)動機(jī)降噪技術(shù)研究,同時羅羅也和多個國際研究項(xiàng)目展開廣泛合作, 從科學(xué)計算層面對羅羅降噪技術(shù)不斷進(jìn)行優(yōu)化更新。
其中,羅羅對風(fēng)扇系統(tǒng)、排放裝置以及聲襯設(shè)計等部件的降噪性能進(jìn)行了突出優(yōu)化。
風(fēng)扇系統(tǒng)——精準(zhǔn)的全面考量
羅羅對風(fēng)扇系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計革新,實(shí)現(xiàn)了噪音最小化,其中考慮因素包括旋轉(zhuǎn)葉片和導(dǎo)向葉片的數(shù)量、葉片的幾何結(jié)構(gòu)、雙列旋轉(zhuǎn)葉片和導(dǎo)向葉片之間的距離以及風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,而風(fēng)扇的氣動性能和機(jī)械性能,制造復(fù)雜性和成本則是設(shè)計中的關(guān)鍵考量。相似的技術(shù)同樣被運(yùn)用于降低渦輪和壓縮片等噪音源的噪音。
排放裝置——降噪節(jié)能雙管齊下
上世紀(jì)60年代,發(fā)動機(jī)的設(shè)計問題主要集中于高頻噴氣流噪音,與之相比,具有高涵道比的現(xiàn)代渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)在提供同等推力的情況下,噴氣流速度降低,從而減輕噪音,羅羅備受青睞的遄達(dá)發(fā)動機(jī)家族就是范例。
材料和制造技術(shù)的進(jìn)步不僅大大降低了發(fā)動機(jī)噪音,同時也節(jié)省燃料消耗。不僅如此,通過控制噴氣流和周圍環(huán)境的相互作用能更大程度地減少噪音,比如遄達(dá)1000發(fā)動機(jī)使用的鋸齒形噴口后緣。
聲襯設(shè)計——挑戰(zhàn)中的創(chuàng)新求索
對降噪起關(guān)鍵作用的聲襯設(shè)計其實(shí)充滿挑戰(zhàn)性,高強(qiáng)度的發(fā)動機(jī)運(yùn)作環(huán)境、窄小的設(shè)計空間、協(xié)調(diào)各方面參數(shù)的靈活度都對其提出了很高的要求。
羅羅發(fā)動機(jī)短艙流道內(nèi)壁的聲襯設(shè)計,在發(fā)動機(jī)內(nèi)將聲能轉(zhuǎn)化為少量熱能,防止其擴(kuò)散出去,對降噪起到重要作用。
羅羅使用先進(jìn)的設(shè)計和制造技術(shù),通過材料創(chuàng)新來擴(kuò)大有效聲區(qū)面積,同時保證維持原有的發(fā)動機(jī)整體長度和重量。例如由羅羅遄達(dá)900發(fā)動機(jī)首次使用的“無接縫進(jìn)氣道襯墊”創(chuàng)新技術(shù),有效降低風(fēng)扇噪音,相應(yīng)技術(shù)也應(yīng)用在波音787和空客A350XWB機(jī)型中。
目前,航空降噪依舊是改進(jìn)空路交通系統(tǒng),推動航空行業(yè)發(fā)展的重大限制之一,例如歐盟委員會制定的“飛行路徑2050”發(fā)展藍(lán)圖就對航空運(yùn)輸業(yè)的環(huán)境保護(hù)提出了明確的目標(biāo)。
在將來,羅羅將會繼續(xù)推動科技發(fā)展,優(yōu)化發(fā)動機(jī)設(shè)計,為人們帶來更加安靜的飛行體驗(yàn)。
本文轉(zhuǎn)載自羅爾斯羅伊斯公眾號(ID:Rolls-RoycePLC)。
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