Araştırmacılar Bristol Üniversitesi enerji tasarrufu sağlayacak şekilde tasarlanmış gömülü motorlara sahip fütüristik uçakların ürettiği gürültünün ardındaki gizemi ortaya çıkardı.
Çalışmada yayınlandı Akışkanlar Mekaniği Dergisiteknik olarak sınır katmanı yutucu (BLI) kanallı fanlar olarak bilinen bu motorlardan gürültünün nasıl üretildiğini ve yayıldığını ilk kez ortaya koyuyor. BLI kanallı fanlar, modern uçaklarda bulunan büyük motorlara benzer ancak kısmen kanatların altına değil, uçağın ana gövdesine gömülüdür. Havayı gövdenin hem önünden hem de yüzeyinden aldıkları için, uçağı hareket ettirmek için çok fazla çaba harcamalarına gerek kalmıyor, dolayısıyla daha az yakıt yakıyorlar.
Gömülü bir motordaki veya sınır katmanı beslemeli (BLI) kanallı fandaki karmaşık gürültü kaynaklarının gösterimi. Kredi bilgileri: Feroz Ahmed
Profesör Mehdi Azarpeyvand’ın gözetiminde Bristol İnşaat, Havacılık ve Tasarım Mühendisliği Okulu’ndan Feroz Ahmed tarafından yürütülen araştırmada, Üniversitenin Ulusal Aeroakustik Rüzgar Tüneli Tesisi kullanıldı. Kanaldan, dönen fandan ve kavisli uçak gövdesi yüzeyi üzerinde akan havadan kaynaklanan farklı gürültü kaynaklarını tespit edebildiler.
Fanın ürettiği itme kuvvetine bağlı olarak gürültü düzeninin değiştiğini buldular. Fan yüksek itiş gücü ürettiğinde, kanalsız fanlarda görülene benzer bir gürültü modeli gözlemlediler. Ancak fan daha az itiş gücü ürettiğinde, kanalın kendisi daha fazla ses çıkarmaya başladığından ses düzeni değişir.
Havacılıkta Gürültü
Dr Ahmed şunları söyledi: “Çalışmamız, sertifikaların alınmasında büyük bir engel teşkil eden bu acil gürültü sorununu, bu konfigürasyonların ürettiği gürültünün ardındaki fiziği ortaya çıkararak ele alıyor. BLI kanallı fanlardaki gürültü mekanizmalarının anlaşılmasıyla, büyük ölçekli geleneksel uçaklardan küçük ölçekli elektrikli dikey kalkış ve inişe kadar gelecekteki uçak konseptlerinde daha sessiz uçak gövdesine entegre tahrik sistemleri için endüstriyel kılavuzların geliştirilebileceği umulmaktadır. eVTOL, uçak olarak.”
Bell X-22A, Embraer X, Airbus E-fan, Lilium Jet, Green Jet ve Hibrit Hava Aracı gibi projeler, bu sistemlerin yeni nesil uçaklar için geliştirilmesine öncülük ediyor. Güçlü elektrik motorlarındaki gelişmeler nedeniyle daha popüler hale geliyorlar.
Dr. Ahmed şunları söyledi: “Ancak gömülü kanallı fanların bir sorunu var; özellikle kavisli gövde yüzeyinin etrafından hava akışını emdiklerinde ne kadar gürültülü veya sessiz oldukları hala bir sır.
Kavisli yüzeyin yanına monte edilmiş elektrikli kanallı fan. Kredi bilgileri: Feroz Ahmed
“BLI konfigürasyonları üzerine yapılan önceki araştırmalar çoğunlukla, sınır katmanının düz uçak gövdesi yüzeyleri üzerinde oluştuğu kanalsız fanlara odaklanmıştı. Ancak ONERA NOVA gibi projelerde görüldüğü gibi, kavisli uçak gövdesi yüzeylerinin etrafındaki havayı emen kanallı fanlar söz konusu olduğunda bir bilgi boşluğu vardır. NASA/MİT Aurora D8 ve Airbus Nautilus.
“Dolayısıyla bu çalışmada, kavisli uçak gövdesi yüzeylerine monte edilen gömülü kanallı fanların ürettiği gürültüye katkıda bulunan çeşitli faktörleri yakından inceledik.”
Araştırmacılar, ONERA NOVA uçak konsepti gibi tasarımlarda görülen gömülü motorların kurulumunu kopyalayan, kavisli bir duvarın yanına monte edilmiş elektrikli kanallı bir fan içeren bir BLI test donanımı tasarladılar.
Fanın itme çıkışı ve üretilen gürültü miktarı ölçümleri de dahil olmak üzere, platformdan farklı türde veriler topladılar. Bu çerçeve, çeşitli kaynaklar arasındaki gürültü etkileşim mekanizmalarının karmaşıklığını inceleyerek, gürültünün nereden kaynaklandığına ve fan farklı itme seviyelerinde çalışırken nasıl değiştiğine ilişkin temel fiziğin ortaya çıkarılmasına yardımcı oldu.
Sonuç ve Potansiyel Etki
Dr. Ahmed sözlerini şöyle tamamladı: “Minimum çevresel etkiyle keyifli bir uçuş deneyimine olan talebin artmasıyla birlikte, daha sessiz uçaklara ihtiyaç var. Bu araştırmanın havacılık sektöründe gürültü emisyonlarını azaltmaya yönelik stratejiler geliştirmede potansiyel uygulamaları vardır.
“Ayrıca, BLI kanallı fanlardaki gürültü katkılarının kilidini açmaya yönelik kapsamlı araştırmamız, akışkanlar mekaniği topluluğu içinde önemli araştırma faaliyetlerine yön verme potansiyeline sahiptir. Bu da, geniş bir yelpazedeki türbülanslı akışlara maruz kalan kanallı fanlardaki aeroakustik olgularının daha derin anlaşılmasını ve daha fazla araştırılmasını teşvik edebilir.
“Çalışmamız, gürültünün kavisli uçak gövdesi yüzeylerine monte edilmiş fütüristik gömülü kanallı fanlar tarafından nasıl oluşturulduğuna ışık tutuyor ve gürültü modellerinin fan itme seviyelerine göre değiştiğini ortaya koyuyor ve daha sessiz yeni nesil uçak tasarımı için önemli bilgiler sunuyor.”
Referans: Feroz Ahmed, Ismaeel Zaman, Djamel Rezgui ve Mahdi Azarpeyvand, 15 Nisan 2024, “Ters basınç gradyanlı sınır katmanını besleyen kanallı bir fanın aeroakustiği”.
Avrupa Birliği’nin Horizon 2020 araştırma ve yenilik programının sponsorluğunda, 860103 numaralı ENODISE (optimize edilmiş yıkıcı uçak gövdesi-tahrik entegrasyonu konseptlerinin etkinleştirilmesi) proje hibe sözleşmesi kapsamında desteklenen bu araştırma, Fransız Havacılık ve Uzay Laboratuvarı ONERA ve diğer bazı ortaklarla işbirliği içinde gerçekleştirildi.
0 Yorumlar