布里斯托尔大学(University of Bristol)的研究人员已经解决了未来飞机嵌入式发动机(以节能设计为特色)如何产生噪音的谜团。
他们的研究发表在《流体力学杂志》上，首次揭示了这些发动机(技术上称为边界层摄取(BLI)导管风扇)是如何产生和传播噪音的。这篇论文的题目是“吸入逆压梯度边界层的导管风扇的气动声学”。
BLI管道风扇类似于现代飞机上的大型发动机，但部分嵌入飞机主体而不是机翼下。由于他们同时从机身前部和表面吸入空气，所以他们不需要像移动飞机那样努力，所以它燃烧的燃料更少。
这项研究由布里斯托尔大学土木、航空航天和设计工程学院的Feroz Ahmed领导，在Mahdi Azarpeyvand教授的指导下，利用了大学国家航空声学风洞设施。他们能够识别出不同的噪声源，这些噪声源来自管道、旋转的风扇和流经弯曲机身表面的空气。
他们发现，噪音模式的变化取决于风扇产生的推力有多大。当风扇产生高推力时，他们观察到的噪音模式与没有管道的风扇相似。但当风扇产生的推力减少时，噪音模式就会发生变化，因为管道本身开始发出更大的噪音。
Ahmed博士说:“我们的研究通过揭示这些结构产生的噪音背后的物理原理，解决了噪音这个紧迫的问题，这对获得认证构成了主要障碍。
“通过了解BLI导管风扇的噪音机制，希望可以为未来飞机概念中更安静的机身集成推进系统制定工业指南，从大型传统飞机到小型电动垂直起降(即eVTOL)飞机。”
贝尔X- 22a、巴西航空工业公司X、空中客车E-fan、Lilium Jet、Green Jet和Hybrid Air Vehicle等项目引领着下一代飞机系统的开发。由于大功率电动机的进步，它们正变得越来越受欢迎。
艾哈迈德博士说:“但是，嵌入式管道风扇有一个问题——它们的声音有多大还是有多小仍然是一个谜，尤其是当它们从弯曲的机身表面吸收气流时。”
“以前对BLI配置的研究主要集中在没有管道的风扇上，其中边界层形成在平坦的机身表面上。然而，当涉及到弯曲机身表面周围的管道风扇吸入空气时，就像在onERA NOVA, NASA/MIT Aurora D8和空客Nautilus等项目中看到的那样，存在知识差距。
“因此，在这项研究中，我们仔细研究了安装在弯曲机身表面的嵌入式管道风扇产生噪音的各种因素。”
研究人员设计了一个BLI试验台，其特点是一个安装在弯曲壁上的电动管道风扇，复制了在onERA NOVA飞机概念等设计中看到的嵌入式发动机的设置。他们从钻机上收集了不同类型的数据，包括风扇推力输出的测量值和产生的噪音量。
通过剖析各种噪声源之间噪声相互作用机制的复杂性，该框架有助于揭示噪声产生的潜在物理原理，以及当风扇在不同推力水平下运行时噪声是如何变化的。
Ahmed博士总结道:“随着人们对舒适的飞行体验的需求不断增长，对环境影响最小，因此需要更安静的飞机。本研究在制定降低航空部门噪音排放的策略方面具有潜在的应用价值。
“此外，我们对BLI管道风扇噪音贡献的全面调查有可能引导流体力学领域的重大研究活动。反过来，这可以促进更深入的理解和进一步探索空气声学现象的管道风扇暴露于广泛的传入湍流。
“我们的研究揭示了安装在弯曲机身表面的未来嵌入式管道风扇如何产生噪音，揭示了噪音模式随着风扇推力水平的变化而变化，为更安静的下一代飞机设计提供了重要的见解。”
更多资料:Ahmed F, Zaman I, Rezgui D, Azarpeyvand M.管道风扇吸入逆压梯度边界层的气动声学。流体力学杂志。(2024) DOI: 10.1017/jfm.2024.134期刊信息:布里斯托尔大学提供的流体力学杂志引文:根据新的研究(2024,4月19日)，无声的飞行边缘接近起飞，检索于2024年4月19日https://techxplore.com/news/2024-04-silent-flight-edges-closer.html。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
