羅羅發動機降噪技術，締造極靜飛行世界

2017-07-03  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

進入“體驗感至上”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。乘坐飛機出行,刺耳的飛機噪音可能會使飛行體驗大打折扣。

過去幾十年間,羅羅深入研究發動機噪音原理并將其運用到設計中,成功實現發動機降噪,讓安靜的飛行成為可能。

想做好降噪,首先要了解噪音產生的原因。羅羅的研究表明,在飛機的多個的噪音源中,人耳可分辨出空氣進入進氣道、流過發動機時由于空氣動力所產生的細微壓力波動。噪音的重要源頭包括:發動機內核、造成空氣流動的旋轉風扇葉片以及提供推力的噴氣口。

除了噪音級數,發動機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刺耳高音調噪音。

一直以來,科技創新都是技術發展的持續動力。對于噪音產生的氣動過程,羅羅通過對先進計算技術的研究,在幫助加深對該氣動過程認識的同時,也提供了全新的控制方式——借助現代科學計算能力,整合加強降噪功能,同時滿足燃料燃燒和控制二氧化碳排放,實現系統最優化。

為此,羅羅與世界頂尖大學建立的協同創新體系——大學噪音技術中心(University Noise Technology Centre),專注于發動機降噪技術研究,同時羅羅也和多個國際研究項目展開廣泛合作, 從科學計算層面對羅羅降噪技術不斷進行優化更新。

其中,羅羅對風扇系統、排放裝置以及聲襯設計等部件的降噪性能進行了突出優化。

風扇系統——精準的全面考量

羅羅對風扇系統進行設計革新,實現了噪音最小化,其中考慮因素包括旋轉葉片和導向葉片的數量、葉片的幾何結構、雙列旋轉葉片和導向葉片之間的距離以及風扇轉速,而風扇的氣動性能和機械性能,制造復雜性和成本則是設計中的關鍵考量。相似的技術同樣被運用于降低渦輪和壓縮片等噪音源的噪音。

排放裝置——降噪節能雙管齊下

上世紀60年代,發動機的設計問題主要集中于高頻噴氣流噪音,與之相比,具有高涵道比的現代渦輪風扇發動機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發動機家族就是范例。

材料和制造技術的進步不僅大大降低了發動機噪音,同時也節省燃料消耗。不僅如此,通過控制噴氣流和周圍環境的相互作用能更大程度地減少噪音,比如遄達1000發動機使用的鋸齒形噴口后緣。

聲襯設計——挑戰中的創新求索

對降噪起關鍵作用的聲襯設計其實充滿挑戰性,高強度的發動機運作環境、窄小的設計空間、協調各方面參數的靈活度都對其提出了很高的要求。

羅羅發動機短艙流道內壁的聲襯設計,在發動機內將聲能轉化為少量熱能,防止其擴散出去,對降噪起到重要作用。

羅羅使用先進的設計和制造技術,通過材料創新來擴大有效聲區面積,同時保證維持原有的發動機整體長度和重量。例如由羅羅遄達900發動機首次使用的“無接縫進氣道襯墊”創新技術,有效降低風扇噪音,相應技術也應用在波音787和空客A350XWB機型中。

目前,航空降噪依舊是改進空路交通系統,推動航空行業發展的重大限制之一,例如歐盟委員會制定的“飛行路徑2050”發展藍圖就對航空運輸業的環境保護提出了明確的目標。

在將來,羅羅將會繼續推動科技發展,優化發動機設計,為人們帶來更加安靜的飛行體驗。

本文轉載自羅爾斯羅伊斯公眾號(ID:Rolls-RoycePLC)。

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