Choć gdy mowa o hałasie generowanym przez samoloty, większość ludzi myśli o silnikach odrzutowych, to kadłuby także odgrywają tu istotną rolę. Innowacyjny i skuteczny pakiet do modelowania wyznacza nowe kierunki w projektowaniu cichszych maszyn.
Zmniejszenie hałasu generowanego przez samoloty jest jednym z najważniejszych wyzwań, przed jakimi stoi przemysł lotniczy, oraz jednym z głównych założeń ambitnego unijnego programu badawczego Czyste niebo. Obliczeniowa analiza aeroakustyczna (CAA) to ważne narzędzie umożliwiające projektowanie cichych konstrukcji.
Jednym z najtrudniejszych aspektów jest modelowanie bliskich turbulencji. Przydatne jest oprogramowanie analizujące turbulencje, jednak wymaga ono intensywnych i czasochłonnych obliczeń. Finansowany ze środków UE zespół badawczy postanowił wykorzystać zalety wydajnych obliczeniowo równań Naviera-Stokesa uśrednionych metodą Reynoldsa (RANS) w CAA w ramach projektu "Computational aero-acoustic analysis of low-noise airframe devices with the aid of stochastic method" (CALAS).
Analiza koncentrowała się na dwóch cichych rozwiązaniach dotyczących klap oraz podwozia w samolocie o zasięgu regionalnym. Zespół opracował metodę stochastycznego modelowania źródła dla generowania hałasu szerokopasmowego, opartą na ustalonych obliczeniach RANS przy pomocy technik obliczeniowej dynamiki płynów. Tę samą metodę zastosowano do sformułowania źródła hałasu wygenerowanego przy przepływie burzliwym, które włączono następnie do analizy CAA, aby przewidzieć jego rolę w hałasie dalekiego pola.
Metodę stochastyczną przetestowano najpierw w analizie CAA podstawowej konfiguracji skrzydła z urządzeniami hipernośnymi (skrzydło z podwójną klapą FSE (flap side-edge)). Wyniki tych analiz porównano następnie z wynikami badań na konfiguracji cichego skrzydła FSE z dodatkowym grzebieniem aerodynamicznym na końcówce. Wykazano, że cicha konfiguracja umożliwia obniżenie hałasu dalekiego pola o łącznie 3–7 decybeli (dB).
Następnie naukowcy przeanalizowali podstawową konfigurację podwozia głównego oraz trzy koncepcje ciche. Tylko wykładka akustyczna umieszczona na tylnej ścianie wnęki podwozia umożliwiła obniżenie hałasu w porównaniu z konfiguracją podstawową. Wartość obniżenia hałasu wyniosła w tym przypadku około 1,8 dBA, gdzie dBA oznacza natężenie dźwięku przeskalowane wg krzywej A, często stosowane w przepisach określających limity hałasu. Ta skala natężenia dźwięku jest potencjalnie lepiej skorelowana ze względnym ryzykiem utraty słuchu wywołanej hałasem.
W projekcie CALAS dowiedziono skuteczności metody stochastycznego modelowania źródła hałasu w oparciu o efektywne kosztowo równania RANS w warunkach szerokopasmowego hałasu w odniesieniu do CAA. Metody te pomogą europejskiemu przemysłowi lotniczemu w szybkim tworzeniu koncepcji cichych samolotów. Zdobyte w ramach projektu informacje na temat konfiguracji generujących mniejszy hałas mogą przydać się przy tworzeniu przyszłych koncepcji.
poleca:
