Actran 案例 | Airbus 优化发动机声衬，降低飞机噪声

2016-10-26 by:CAE仿真在线来源:互联网

空中客车通过进行发动机声学测试,并将结果与仿真结果对比,验证了Actran软件的精确性。Actran是目前唯一能够精确模拟发动机和短舱中主要声学物理现象的仿真工具。

噪声正在成为限制航空行业持续增长的一个主要障碍。越来越多的机场对飞机起飞或降落时不同阶段的噪声指标限制提出了更高的要求。空中客车公司正努力通过采用各种方式降低飞机噪音水平,如改进涡扇发动机短舱上的声衬设计。空中客车基于MSC公司的Actran声学仿真软件开发了一整套发动机降噪仿真系统,极大缩短了声衬优化设计的工程周期。

挑战

飞机降噪的重要性

航空噪声是在当前世界进一步扩展和改进空路交通系统的重大限制之一。交通航路的增容以及机场附近居民数量的增加正在加重航空噪声对居住社区的冲击。世界各地的机场已经采取了各项措施应对飞机噪声问题。涡扇发动机的风扇噪声,喷流噪声均是飞机起飞阶段最大的噪声源。空气对定子叶片的冲击是另一重要噪声源。发动机短舱中铺设的声衬对控制风扇噪声起到决定性作用。声衬的设计极富挑战,因为声衬需要面对大量且对立的设计要求。

解决方案
改进声衬设计
最早的声衬设计方式基于静态发动机测试。此种方式成本相当昂贵,而且对设计的评价无法在发动机原型机成型前进行。为解决这一问题,空中客车的工程师们采用了解析分析工具来预测噪声水平,但是解析解只适用于相当简化的几何形状,因而其效用在模拟真实短舱问题上大打折扣。空中客车长期以来一直在寻找噪声模拟的精确方法。声学团队Suratteau表示:“我们目前使用Actran进行发动机短舱进气和排气的声衬设计,驾驶舱及乘客舱的舱室噪声设计,环控系统噪声设计,螺旋桨及对转螺旋桨噪声研究。空中客车通过比较仿真结果和发动机实测结果,验证了Actran的精确性。Actran是目前唯一能够精确模拟发动机和短舱中主要声学物理现象的仿真工具。”声衬组装时会出现声衬面间断。Actran配合其他数值工具可以分析出声衬间隔对风扇前传声的重要影响,而此影响同样被实验结果确认。仿真使计算各种发动机运行条件下的辐射声场以及预测适航条件下的噪声成为可能。通过数值仿真进行无间断概念声衬的设计使大幅度降噪成为可能。

结果与收益
避免成品改型设计的高成本
为了将Actran交付给并非数值仿真专家的声学工程师使用,空中客车专门开发了一套集成 Actran 软件的仿真流程。此套流程称作“针对短舱进口及出口的自动声衬优化链(ANaNax)”。Suratteau表示“ANaNax是我们目前在空中客车的标准短舱设计平台。Actran帮助空客设计并交付最好的声学解决方案,且利于飞机轻量化,给运行空客飞机的航空公司带来了巨大的经济利益。Actran同时帮助空客降低产品开发成本,避免产品成型之后的设计再变更成本。”在证明了Actran在短舱声衬设计的价值后,空客目前正在将 Actran 的应用领域推广到附加能源单元(APU)噪声,停机坪噪声,对转开式桨叶发动机(CROR)的噪声研究上。

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