罗罗发动机降噪技术，缔造极静飞行世界

2017-07-03  by:CAE仿真在线  来源:互联网

进入“体验感至上”的时代,人们在衣食住行各方面都开始追求舒适的感官享受。乘坐飞机出行,刺耳的飞机噪音可能会使飞行体验大打折扣。

过去几十年间,罗罗深入研究发动机噪音原理并将其运用到设计中,成功实现发动机降噪,让安静的飞行成为可能。

想做好降噪,首先要了解噪音产生的原因。罗罗的研究表明,在飞机的多个的噪音源中,人耳可分辨出空气进入进气道、流过发动机时由于空气动力所产生的细微压力波动。噪音的重要源头包括:发动机内核、造成空气流动的旋转风扇叶片以及提供推力的喷气口。

除了噪音级数,发动机频率对人们感受噪音也有影响,高频率噪音会带来刺耳的感觉。所以,需要解决频率问题才能避免出现刺耳高音调噪音。

一直以来,科技创新都是技术发展的持续动力。对于噪音产生的气动过程,罗罗通过对先进计算技术的研究,在帮助加深对该气动过程认识的同时,也提供了全新的控制方式——借助现代科学计算能力,整合加强降噪功能,同时满足燃料燃烧和控制二氧化碳排放,实现系统最优化。

为此,罗罗与世界顶尖大学建立的协同创新体系——大学噪音技术中心(University Noise Technology Centre),专注于发动机降噪技术研究,同时罗罗也和多个国际研究项目展开广泛合作, 从科学计算层面对罗罗降噪技术不断进行优化更新。

其中,罗罗对风扇系统、排放装置以及声衬设计等部件的降噪性能进行了突出优化。

风扇系统——精准的全面考量

罗罗对风扇系统进行设计革新,实现了噪音最小化,其中考虑因素包括旋转叶片和导向叶片的数量、叶片的几何结构、双列旋转叶片和导向叶片之间的距离以及风扇转速,而风扇的气动性能和机械性能,制造复杂性和成本则是设计中的关键考量。相似的技术同样被运用于降低涡轮和压缩片等噪音源的噪音。

排放装置——降噪节能双管齐下

上世纪60年代,发动机的设计问题主要集中于高频喷气流噪音,与之相比,具有高涵道比的现代涡轮风扇发动机在提供同等推力的情况下,喷气流速度降低,从而减轻噪音,罗罗备受青睐的遄达发动机家族就是范例。

材料和制造技术的进步不仅大大降低了发动机噪音,同时也节省燃料消耗。不仅如此,通过控制喷气流和周围环境的相互作用能更大程度地减少噪音,比如遄达1000发动机使用的锯齿形喷口后缘。

声衬设计——挑战中的创新求索

对降噪起关键作用的声衬设计其实充满挑战性,高强度的发动机运作环境、窄小的设计空间、协调各方面参数的灵活度都对其提出了很高的要求。

罗罗发动机短舱流道内壁的声衬设计,在发动机内将声能转化为少量热能,防止其扩散出去,对降噪起到重要作用。

罗罗使用先进的设计和制造技术,通过材料创新来扩大有效声区面积,同时保证维持原有的发动机整体长度和重量。例如由罗罗遄达900发动机首次使用的“无接缝进气道衬垫”创新技术,有效降低风扇噪音,相应技术也应用在波音787和空客A350XWB机型中。

目前,航空降噪依旧是改进空路交通系统,推动航空行业发展的重大限制之一,例如欧盟委员会制定的“飞行路径2050”发展蓝图就对航空运输业的环境保护提出了明确的目标。

在将来,罗罗将会继续推动科技发展,优化发动机设计,为人们带来更加安静的飞行体验。

本文转载自罗尔斯罗伊斯公众号(ID:Rolls-RoycePLC)。

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