Technologie do cichszych silników lotniczych

Do zmniejszania hałasu w gorących obszarach silników lotniczych używane są obecnie konwencjonalne, perforowane wkładki akustyczne. Istniejące technologie wkładek stosowanych we wlotach silników nie spełniają jednak wymagań termicznych i innych wymagań funkcjonalnych, jakie narzucają gorące gazy wylotowe w turbinach.

Za cel finansowanego ze środków UE projektu "Integration of a hot stream liner into the turbine exit casing (TEC)" (HOSTEL) przyjęto opracowanie koncepcji wkładki akustycznej nadającej się do użytku w obudowie wylotu turbiny.

Koncepcja wkładki HOSTEL opiera się na zastosowaniu zespolonej konstrukcji wierzchniego arkusza wkładki, stanowiącej połączenie cienkiej warstwy pianki metalowej z blachą perforowaną. Wcześniejsze badania wykazały, że taka struktura daje dobre parametry akustyczne przy minimalnej zależności od przepływu i temperatury. Warstwa pianki metalowej jest lutowana na twardo z klasyczną strukturą przekładkową o budowie plastra miodu, a całość zostaje ściśnięta z określoną siłą. Zwiększa to opór akustyczny i zmniejsza nieliniowość reagowania wkładki na zmiany przepływu i temperatury.

Naukowcy wykonali szereg symulacji na jednej komórce wkładki wzorcowej z jednym otworem. Aby zbadać wariacje w zachowaniu komórki wkładki, przeprowadzono obliczenia dla kilku scenariuszy przepływu z różnymi średnimi prędkościami przepływu, temperaturami i parametrami materiału pianki. Prace skoncentrowano na badaniu równowagi mocy akustycznej, czyli zależności między mocą akustyczną rozpraszaną przez komórkę a mocą wejściową.

Partnerzy projektu zajęli się też badaniem lutowania twardego próbek. Wiele uwagi poświęcono rozwiązywaniu problemów wynikających z interakcji lutowia z pianką niklową.

Wyniki projektu HOSTEL powinny pomóc partnerom projektu w dostrojeniu hybrydowej wkładki akustycznej do częstotliwości ruchu łopatek turbiny niskociśnieniowej demonstracyjnego silnika turbowentylatorowego z przekładnią SAGE 4, opracowanego w ramach koncepcji SAGE (Sustainable and Green Engine).

Badania projektu HOSTEL powinny wspomóc rozwój wkładek akustycznych spełniających wymagania termiczne i inne wymogi funkcjonalne. Elementy te mają kluczowe znaczenie dla ograniczania hałasu samolotów.