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整机丨来看看罗罗航空发动机降噪技术,缔造极静飞行世界

11月前浏览1594


航空发动机是一个技术精深得使新手难以进入的领域。它需要国家大量的投入和长期的经验积累,并加以保护。美国国防部将航空发动机列为国防关键技术的第二位,航空发动机占据了美国国防科技战略的核心位置。英、俄、法等国均通过明确立法将航空发动机产业列为优先发展的战略性产业,并长期投入巨大的人力、物力、财力来巩固其航空发动机战略性产业的国际领先地位。目前世界上只有三家能生产高性能航发的企业:GE,罗罗,普惠。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。

追根刨底——了解噪音产生原理


     

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。

优化设计——降低发动机噪音


     

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。

放眼未来-降噪技术前景展望


     

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。

声明: 文章内容来源于网络

来源:两机动力先行
燃烧航空材料控制
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首次发布时间:2023-12-10
最近编辑:11月前
两机动力先行
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