波音-NASA新型短舱声衬设计超出预期

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图中发动机短舱唇口的银带覆盖了进气口的噪声传感器(见图,新型低阻开槽面板)

对波音737MAX-7低空飞越时标准Leap-1B发动机(右侧)慢车状态下噪声的测量

中国航空报讯:波音和NASA已经测试了改进的发动机短舱声衬,新的声衬可以提供更低的噪声和阻力。今年8月,波音利用第2架737MAX-7原型机完成了新型短舱的飞行测试,可以看出新型短舱的气动和声学特性好于预期。这项技术不仅适用于现有的类似波音737客机,也有助于目前处于未来飞机(如波音新中型)开发早期阶段的下一代短进气道发动机。

更短的进气道预计可以降低大涵道比发动机的重量和阻力,但是相对小的进气口表面积更难布置吸声装置。新的低阻声衬设计(LDAL)可以抵消这种不足,同时尽量减小在所有现代商用涡扇发动机中使用的专用降噪声衬的不可避免的阻力。过去7年,在NASA先进航空运输技术(AATT)计划下研究了多项降噪技术,多自由度声衬是其中之一。这种声衬经过AATT下飞机噪声降低子项目的评估,预计到2020年左右可以降低累计噪声裕度至第4阶段标准以下52dB。其他的降噪概念包括静音缝翼、静音襟翼、静音旋翼和风扇声套等措施。

NASA兰利研究中心声衬项目负责人迈克尔·琼斯表示,“我们一开始开发了两种声衬。第一种是试图通过增加吸收频率的带宽;第二种是降低由声衬带来的阻力增量,这种阻力增加是由于空气从声衬孔喷射以及进气口和外涵道的粗糙表面引起的。”

NASA针对多自由度声衬概念研究了蜂窝结构的吸声作用,基于美国赫氏公司开发的概念,这种蜂窝结构声衬在兰利研究中心结构声学分部的声衬技术设施内进行了测试。琼斯表示:“蜂窝结构采用了酚醛树脂核心,布局形式还是传统的,但是内嵌了网格结构,”琼斯补充解释,“我们可以利用网格的布置位置改变直流阻抗特性。”与此同时,研究人员对不同蜂窝结构的内部构型在不同风速和全频段条件下(400~3000赫兹)进行了相对阻力测量。

随着新声衬技术成熟度等级的不断提高,波音的兴趣也随之提高。兰利中心的飞机噪声降低子项目经理汉密尔顿·费尔南德斯表示:“波音不仅关注声衬对噪声降低的作用,同时也关注阻力的降低。波音决定探索一种双方合作进行飞行测试的可能性,最初是瞄准合作开展生态验证机研究。”然而,在2001和2005年,波音公司在一个名为“静音技术验证机”(QTD)的项目中聚焦推进系统噪音曾开展了一系列飞行测试,而如今又选择为新声衬重新启用这种方法。

波音737MAX飞行测试活动累积了31飞行小时,其中一半时间用于在华盛顿州摩西湖上空利用摩西湖跑道尽头的地面麦克风阵列搜集噪声数据。测试中对现有基线生产型短舱进行测试以作为对比的基准,之后将飞机右侧发动机短舱替换为NASA的新设计方案。通过将生产型短舱进口作为测试的基础,波音飞机产品开发、环境和噪声高级研究员贝鲁尔·西瓦·香卡拉表示,这一方法“帮助我们理解NASA的多自由度声衬对未来的紧凑型短舱的好处。有了这些紧凑的设计,就会占用较小的面积,有利于增加单位面积的噪音减少。”研究证实,与现有生产型的声衬带来的阻力增加相比,LDAL的开槽声衬减少了30%的阻力。

责任编辑:实习编辑 王芮

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