Institutul f

Dezvoltarea unei configurații RMP

O configurație de aeronave cu zgomot redus a fost, de asemenea, dezvoltată ca parte a proiectului de cercetare. O configurație cu o unitate de acționare complet integrată în partea din spate a fuselajului a fost văzută ca promițătoare. O descriere detaliată a acestei configurații a fost publicată într-o disertație de Marco Weiss [11]. Rezultatele principale sunt rezumate mai jos.

Analiza compatibilității integrării

Pentru a limita spațiul de proiectare și pentru a identifica parametrii relevanți, a fost realizat un studiu privind compatibilitatea integrării. Baza analizei a fost formată din factorul de sarcină utilă, cu care greutatea de decolare preconizată poate fi estimată în intervalul de proiectare și sarcina utilă specificate. Masa la decolare este, la rândul ei, în legătură cu distanța de decolare necesară, dimensionarea pentru acționare. Când este complet integrată în fuzelaj, secțiunea transversală a unității este limitată de diametrul său. Pentru un anumit interval de proiectare, această limitare necesită o adaptare a greutății la decolare sau a capacității de încărcare utilă sau, dacă este necesar, relaxarea restricției traseului de decolare. Această analiză a fost explicată în detaliu în [11]. Figura 29 (stânga) prezintă din nou configurațiile posibile ale unității, iar Figura 29 (dreapta) arată curba sarcinii utile pe raza de acțiune, folosind exemplul unei carene cu 8 abreast, cu o distanță de decolare de 2200m și un raport de bypass de 8.

În timpul acestei investigații, s-a dovedit că aeronavele din segmentul de distanță scurtă și medie sunt mai potrivite pentru o integrare a cozii de acționare. Avioanele de cursă lungă au o sarcină utilă relativ scăzută în comparație cu greutatea la decolare, deoarece trebuie menținut disponibil un contingent adecvat de combustibil. În schimb, raportul mai mare de sarcină utilă/decolare favorizează aeronavele pe distanțe scurte pentru o unitate de acționare integrată în fuselaj. Din punct de vedere geometric, aeronavele cu o subțire mică a fuselajului trebuie clasificate ca fiind favorabile, deoarece sarcina lor utilă este adaptată mai mult pe lățimea fuselajului, ceea ce servește în același timp la simplificarea integrării motorului. Analiza geometrică a configurațiilor de acționare proiectate simetric a arătat că o acționare proiectată cu 2 motoare se dovedește a fi mai puțin potrivită pentru integrarea completă a fuselajului. În plus, potențialul unei aeronave pe distanțe scurte sau medii în ceea ce privește măsurile de reducere a zgomotului intră în joc, deoarece acestea efectuează decolări și aterizări semnificativ mai mari decât aeronavele pe distanțe lungi. Prin urmare, a fost aleasă ca referință o configurație convențională bazată pe un Airbus A320.

Descrierea configurației

O creștere a puterii motorului s-a dovedit a fi necesară pentru a genera necesarul crescut de tracțiune datorită greutății mai mari de zbor și pentru a compensa reducerea forței de tracțiune datorită pierderilor de presiune din zona de admisie și duză. Motoarele sunt livrate separat cu aer prin intermediul unui canal S. Proiectarea lor a fost implementată pe fundalul celei mai mici pierderi de presiune la admisie cu dimensiuni axiale simultan mici. Decalajul dintre axa longitudinală a motorului și planul de intrare frontal este determinat de condiția de integrare. Ținând cont de separatorul stratului limită, acesta este de 0,3 m, iar încastrarea structurală a motoarelor este de 2,0 m. Raportul dintre lungimea de admisie și decalaj ar trebui să fie între 3 și 4 pentru a menține caracteristica de deviere a debitului pe de o parte și lungimea de admisie mică pe de altă parte.

Design conceptual al zonei spate

Performanța zborului proiectului RMP

economie

480 de evenimente de zbor cumulate în timpul zilei (30 de evenimente de zbor/h)
120 evenimente de zbor cumulate pe timpul nopții (15 evenimente de zbor/h)
Densitatea populației: 1200 persoane/km²
Rata de schimb 1,2 USD: 1 EUR

Evaluarea potențialului de scădere a nivelului sonor

Atenuarea cu ajutorul pereților absorbanți de sunet din canalul de admisie și evacuare,
Amortizarea cu ajutorul unui ejector de evacuare,
Atenuarea cu ajutorul aripii.

Zgomotul emanat de jetul de propulsie, dar și sunetul emis din spate, sunt reduse de două caracteristici esențiale ale designului RMP. Integrarea motoarelor asigură o conductă de evacuare lungă de 880 mm în spatele nivelului turbinei, care inițial atenuează sunetul generat direct pe unitate prin proiectarea cu pereți absorbanți de sunet. Se poate aștepta un potențial de reducere mult mai mare de la ejectorul glisant, care în poziția sa extinsă servește atât ca o barieră fonică, cât și reduce viteza jetului și, în consecință, zgomotul jetului. Conceptul de ejector prezentat are un raport de suprafață de 1,3. Conform [6] [7], aceasta permite o reducere a nivelului de 8 dB. S-a presupus că este constant pentru toate calculele de atenuare în intervalul de frecvență între 50 Hz și 500 Hz, ceea ce corespunde unei simplificări.

În plus față de încapsulare și insertul ejector, reducerea zgomotului unității este vizată și prin aripă. Metoda de umbrire a sunetului dezvoltată a fost utilizată pentru această investigație. Analiza este precedată de un calcul de optimizare, care include determinarea celei mai bune poziții a sursei de sunet pentru geometria aripii dată sau fața de admisie pentru o reducere maximă a nivelului. Acest lucru ar trebui să explice mai întâi discrepanța dintre cei selectați pe baza considerațiilor conceptuale și poziția optimă de intrare. Apoi are loc analiza amortizării aripii la poziția curentă a sursei. Deoarece emisia de sunet îndreptată spre față este de interes doar pentru designul actual pentru amortizarea aripilor, harta sonoră a fost limitată la un interval de unghi direcțional între 0 ° și 90 °.

Cu toate acestea, aceste niveluri nu trebuie utilizate pentru a face o declarație finală cu privire la potențialul de atenuare realizat de aripă în ceea ce privește un eveniment de zbor. Acest lucru necesită o evaluare a profilului nivelului în timp în timpul zborului de-a lungul traiectoriei de decolare și aterizare. Nivelul de zbor este determinat luând în considerare atenuarea atinsă în abordare (Figura 46). Pentru a evidenția potențialul de amortizare a cercevelei, unghiul direcțional al hărții sunetului a fost inițial limitat la maximum 90 ° (Figura 49). În diagrame, colțul de amortizare al aripii este clar vizibil, deși poziția sa în proiectul prezentat este suboptim, deoarece nu îndeplinește nivelul maxim care trebuie măsurat pe destinatar. Scăderea nivelului de 5,4 EPNdB determinată în acest mod este rezultatul amortizării realizate aproape exclusiv în admisie. Mutarea nivelului de intrare frontal, adică a sursei de emisie, în poziția optimă determinată pentru pierderea maximă de inserție, vezi Figura 48 (stânga), crește scăderea nivelului comparativ cu unitatea neintegrată la 11,1 EPNdB, ceea ce corespunde unei dublări.

Pe baza tehnologiei motorului de astăzi, reducerea nivelului de zgomot realizată prin măsurile de amortizare realizate conceptual nu ar fi suficientă pentru a opera designul RMP mai economic decât un avion proiectat convențional. Reducerea nivelului trebuie să fie cu cel puțin încă 10-15 EPNdB mai mare, ceea ce pare posibil din partea unității prin căptușeli optimizate, motoare modificate, dar și o schimbare a conceptului general. În plus, baza de evaluare dezvoltată și utilizată trebuie evaluată ca fiind strictă, ceea ce se justifică pe fondul faptului că nivelurile limită formulate se bazează pe cunoștințele medicale privind zgomotul aeronavei. Îndepărtarea de aceste limite este cu siguranță posibilă, dar efectele sunt greu de confirmat. Creșterea atractivității proiectelor de aeronave cu zgomot redus constă în principal în posibilitatea creșterii semnificative a tarifelor de zgomot, dar acestea nu se mai bazează pe constatări cuantificabile, ci mai degrabă pe interese de lobby.

rezumat

Tabelul 5 rezumă rezultatele reducerii nivelului sonor realizat conceptual. Mai mult, s-ar putea arăta că, dacă aripa ar fi deplasată într-o manieră țintită, reducerile de nivel la punctul de decolare și de zbor de aterizare ar crește la 8,9 EPNdB și respectiv 11,3 EPNdB. Cu toate acestea, condițiile limită legate de proiectare împiedică implementarea poziției optime specifice zgomotului în conceptele prezentate.