فناوری‌های نوین کاهش نوفه در موتور انواع هواپیما

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران

2 پژوهشگاه فضایی ایران

چکیده

هواپیماهای تجاری مدرن از موتورهایی با نسبت‌های کنارگذر بالا بهره می‌برند که دارای سیستم‌های نازل با محفظة کوتاه، جریان مجزا و غیرمخلوط‌شونده هستند. این سیستم‌های پیشرانش با توجه به سرعت و دمای بالا و طبیعت فشار زیاد جت خروجی سطح نوفة بالایی تولید می‌کنند؛ به‌ویژه وقتی هواپیما در شرایط تراست حداکثر مانند لحظة برخاستن قرار دارد. منبع اولیة نوفة جت خروجی، اختلاط آشفتة لایه‌های برشی جریان در خروجی موتور است. این لایه‌های برشی جریان شامل ناپایداری‌هایی هستند که به تولید گردابه‌هایی به‌شدت آشفته‌ منجر می‌شوند که نوسانات فشاری عامل ایجاد صوت را تولید می‌کنند. صنایع هوافضایی پیشرفتة دنیا برای کاهش نوفة ایجادشده در موتور جت هواپیما، فناوری‌های نوینی را توسعه داده‌اند. اصول این فناوری‌ها بر پایة مختل‌کردن آشفتگی لایة برشی جریان و به‌طور کلی کاهش سروصدای‌ تولیدی متمرکز شده‌اند. هدف این مقاله معرفی فناوری‌های ارائه‌شده در حوزة کاهش نوفه در موتور جت طی چند سال اخیر می‌باشد. نمونة صنعتی موفقی که در چند سال اخیر طراحی، آزمایش و به تولید صنعتی رسیده است، نازل‌های چورون یا نازل‌های دارای دندانه است که چندین نمونة ارائه‌شده در سال‌های اخیر معرفی می‌شوند. این نوع نازل‌ها برحسب نوع، افت راندمان موتوری در حد 1 درصد تا صفر و توانایی کاهش شدت صوت در حد چند دسی‌بل را دارا هستند.

کلیدواژه‌ها


[1] Noise regulations: The regulatory response to limiting aircraft noise is embodied in Federal Aviation Regulation (FAR) chapter 36 in the United States and in International Civil Aeronautics Organization (ICAO) Annex 16, which impose increasingly strin-gent limits on acceptable jet noise.

[2] B. A. Janardan, G. E. Hoff, J. W. Barter, S. Martens, P. R. Gliebe, V. Mengle, W. N. Dalton, N. Saiyed, AST critical propulsion and noise reduction technologies for future commercial subsonic engines: separate-flow exhaust system noise reduction concept evaluation, 2000.

[3] C. J. Bargsten, M. T. Gibson, NASA Innovation in Aeronautics: Select Technologies That Have Shaped Modern Aviation, National Aeronautics and Space Administration, NASA Headquarters, 2011.

[4] J. Low, P. S. Schweiger, J. W. Premo, T. J. Barber, N Saiyed, Advanced Subsonic Technology (AST) Separate-Flow High-Bypass Ratio Nozzle Noise Reduction Program Test Report, 2000.

[5] W. H. Herkes, R. F. Olsen, S. Uellenberg, The quiet technology demonstrator program: flight validation of airplane noise-reduction concepts, AIAA Paper, 2720, 2006.

[6] A Boeing-led team is working to make quiet jetliners even quieter, accessed November 01, 2016, http://www.boeing.com.

[7] R. H.Thomas, K. W. Kinzie, Wet active chevron nozzle for controllable jet noise reduction, U.S. Patent 8,015,819, issued September 13, 2011.

[8] B. J. Renggli, Fluted chevron exhaust nozzle, U.S. Patent 7,963,099, issued June 21, 2011.

[9] P. Feuillard, P. Hemeury, C. Gerri, Chevron-type primary exhaust nozzle for aircraft turbofan engine, and aircraft comprising such a nozzle, U.S. Patent 7,469,529, issued December 30, 2008.

[10] V. Dippold III, CFD analyses and jet-noise predictions of chevron nozzles with vortex stabilization, AIAA Paper 37, 2008.

[11] N. K. Mohan, A. P. Dowling, A Single–stream Jet Noise Prediction Model for a Family of Chevron Nozzles, 2013.

[12] N. K. Depuru Mohan, A. P. Dowling, S. A. Karabasov, H. Xia, O. Graham, T. P. Hynes, P. G. Tucker, Acoustic sources and far-field noise of chevron and round jets, AIAA Journal, Vol. 53, No. 9, pp. 2421-2436, 2015.

[13] J. Liu, A. Corrigan, K. Kailasanath, N. Heeb, D. Munday, E. Gutmark, Computational Study of the Impact of Chevrons on Noise Characteristics of Imperfectly Expanded Jet Flows, In 52nd Aerospace Sciences Meeting, p. 0178, 2014.

[14] N. S. Dhamankar, G. A. Blaisdell, A. S. Lyrintzis, Analysis of Turbulent Jet Flow and Associated Noise with Round and Chevron Nozzles using Large Eddy Simulation, In 22ndAIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, p. 3045, 2016.