布里斯托大学的研究人员已经解开了未来飞机嵌入式发动机(采用节能装置)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(技术上称为边界层吸入(BLI)涵道风扇)如何产生和传播噪音。该论文的标题是“吸收逆压梯度边界层的涵道风扇的气动声学”。
BLI涵道风扇类似于现代飞机中的大型发动机，但部分嵌入飞机主体而不是机翼下方。当它们从机身前部和表面吸入空气时，它们不必费力地移动飞机，因此燃烧的燃料更少。
这项研究由布里斯托尔土木、航空航天和设计工程学院的FerozAhmed领导，在MahdiAzarpeyvand教授的监督下，利用了大学国家气动声学风洞设施。他们能够识别来自管道、旋转风扇和流经弯曲机身表面的空气的不同噪声源。
他们发现噪音模式的变化取决于风扇产生的推力大小。当风扇产生高推力时，他们观察到与没有管道的风扇类似的噪音模式。但是，当风扇产生较小的推力时，噪声模式会发生变化，因为管道本身开始产生更多的噪声。
艾哈迈德博士说：“我们的研究通过揭示这些配置产生的噪音背后的物理原理，解决了这个紧迫的噪音问题，噪音是获得认证的主要障碍。
“通过了解BLI涵道风扇的噪声机制，希望能够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，称为eVTOL，飞机。”
BellX-22A、EmbraerX、AirbusE-fan、LiliumJet、GreenJet和HybridAirVehicle等项目在为下一代飞机开发这些系统方面处于领先地位。由于强大的电动机的进步，它们变得越来越受欢迎。
艾哈迈德博士说：“但是，嵌入式管道风扇有一个问题——它们的噪音有多大还是有多安静仍然是一个谜，特别是当它们从弯曲的机身表面周围吸入气流时。
“之前对BLI配置的研究主要集中在没有管道的风扇上，边界层在平坦的机身表面上形成。然而，当涉及到管道风扇吸入弯曲机身表面周围的空气时，存在知识差距，如ONERANOVA等项目所示、NASA/MITAuroraD8和空客鹦鹉螺号。
“因此，在这项研究中，我们仔细研究了导致安装在弯曲机身表面的嵌入式涵道风扇产生噪音的各种因素。”
研究人员设计了一个BLI测试台，其特点是在弯曲的墙壁旁边安装了一个电动涵道风扇，复制了ONERANOVA飞机概念等设计中的嵌入式发动机设置。他们从设备中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。
通过剖析各种来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起源的基本物理原理以及当风扇在不同推力水平下运行时噪声如何变化。
艾哈迈德博士总结道：“随着对环境影响最小的愉快飞行体验的需求不断增长，需要更安静的飞机。这项研究在制定减少航空领域噪音排放的策略方面具有潜在的应用价值。
“此外，我们对BLI涵道风扇噪声贡献的全面调查有可能引导流体力学界的重大研究活动。反过来，这可以促进对暴露在环境中的涵道风扇中的气动声学现象有更深入的了解和进一步探索广泛的传入湍流。
“我们的研究揭示了安装在弯曲机身表面上的未来嵌入式管道风扇如何产生噪音，揭示了噪音模式随风扇推力水平的变化，为更安静的下一代飞机设计提供了重要的见解。”