Intézet f
RMP konfiguráció fejlesztése
Alacsony zajszintű repülőgép-konfigurációt is kidolgoztak a kutatási projekt részeként. Ígéretesnek tekintették azt a konfigurációt, amelyben a törzs hátsó részébe teljesen integrált hajtóegység került beépítésre. Ennek a konfigurációnak a részletes leírását Marco Weiss disszertációjában tették közzé [11]. A főbb eredményeket az alábbiakban foglaljuk össze.
Integráció kompatibilitási elemzése
A tervezési terület korlátozása és a releváns paraméterek azonosítása érdekében tanulmányt készítettek az integráció kompatibilitásáról. Az elemzés alapját a hasznos terhelési tényező alkotta, amellyel a várható felszállási tömeg megbecsülhető a megadott tervezési tartomány és hasznos teher mellett. A felszállási tömeg viszont a szükséges felszállási távolsággal összefüggésben méretezi a hajtást. A törzsbe teljesen integrálva a hajtás keresztmetszetét átmérője korlátozza. Egy adott tervezési tartomány esetében ez a korlátozás megköveteli a felszállási súly vagy a hasznos teherbírás módosítását, vagy ha szükséges, a felszállási út korlátozásának enyhítését. Ezt az elemzést részletesen elmagyarázta a [11]. A 29. ábra (balra) ismét bemutatja a lehetséges hajtáskonfigurációkat, a 29. ábra (jobbra) pedig a hasznos terhelési görbét mutatja a tartományon keresztül egy 8 lépcsős hajótest példáján, amelynek felszállási távolsága 2200 m és megkerülő aránya 8.
A vizsgálat során kiderült, hogy a rövid és közepes távolságú repülőgépek jobban megfelelnek a hajtás farokintegrációjának. A hosszú távú repülőgépek viszonylag alacsony hasznos teherrel rendelkeznek a felszállási súlyhoz képest, mivel megfelelő üzemanyag-kontingentot rendelkezésre kell tartani. Ezzel szemben a magasabb hasznos/felszálló tömeg arány a törzsbe integrált hajtómű rövid távú repülőgépeinek kedvez. Geometriai szempontból a kis törzskarékonyságú repülőgépeket kedvezőnek kell minősíteni, mivel hasznos teherük a törzs szélességénél nagyobb mértékben van elhelyezve, ami egyúttal megkönnyíti a motor integrációját. A szimmetrikusan kialakított hajtáskonfigurációk geometriai elemzése kimutatta, hogy a 2 motorral tervezett hajtás kevésbé alkalmas a törzs teljes integrációjára. Ezenkívül a rövid vagy közepes távolságú repülőgépek zajcsökkentő intézkedésekben rejlő lehetőségei játszanak szerepet, mivel ezek lényegesen több felszállást és leszállást hajtanak végre, mint a távolsági repülőgépek. Ezért az Airbus A320 alapú hagyományos konfigurációt választották referenciaként.
Konfiguráció leírása
A motor teljesítményének növelése szükségesnek bizonyult a nagyobb repülési súly miatti megnövekedett tolóerőigény generálásához és a beömlő és a fúvóka területén fellépő nyomásveszteség miatti nyomáscsökkenés kompenzálásához. A motorokat külön-külön egy S csatornán keresztül szállítják levegővel. Tervezésüket a lehető legkisebb bemeneti nyomásveszteség hátterében hajtották végre, egyidejűleg kis axiális méretekkel. A motor hossztengelye és az első bemeneti sík közötti eltolást az integrációs feltétel határozza meg. Figyelembe véve a határréteg-elválasztót, 0,3 m, a motorok szerkezeti beágyazódása pedig 2,0 m. A beömlőnyílás és az eltérés közötti aránynak 3 és 4 közötti tartományban kell lennie, hogy egyrészt csökkentsék az áramlás elhajlását, másrészt tartani.
A hátsó terület koncepcionális kialakítása
Az RMP-tervezet repülési teljesítménye
közgazdaságtan
- 480 kumulatív repülési esemény a nap folyamán (30 repülési esemény/óra)
- 120 kumulatív repülési esemény az éjszaka folyamán (15 repülési esemény/óra)
- Népsűrűség: 1200 fő/km²
- Árfolyam 1,2 USD: 1 €
A zajszint csökkentésének lehetőségének értékelése
- Csillapítás hangelnyelő falak segítségével a be- és kipufogócsatornában,
- Csillapítás kipufogó kidobó segítségével,
- Csillapítás a szárny segítségével.
A tolóerőből származó zaj, de a hátulról érkező hang is csökken az RMP tervezésének két lényeges tervezési jellemzőjével. A motorok integrálása 880 mm hosszú kipufogócsatornát biztosít a turbina szintje mögött, amely kezdetben a hangelnyelő falakkal közvetlenül a berendezésen generált hangot csillapítja. Sokkal nagyobb redukciós potenciálra lehet számítani a csúszó kidobóval, amely meghosszabbított helyzetében egyszerre szolgál hangzáróként és csökkenti a sugársebességet és következésképpen a sugárzajt. A bemutatott ejektor koncepció területi aránya 1,3. A [6] [7] szerint ez 8 dB-es szintcsökkentést tesz lehetővé. Feltételeztük, hogy állandó az összes csillapítási számításnál az 50 Hz és 500 Hz közötti frekvenciatartományban, ami egy egyszerűsítésnek felel meg.
A kapszulázás és a kidobó betét mellett a hajtás zajcsökkentését is a szárnyon keresztül célozzák meg. A vizsgálat során a kifejlesztett hangárnyékolási módszert alkalmazták. Az elemzést egy optimalizálási számítás előzi meg, amely magában foglalja az adott szárnygeometriához vagy a bemeneti felülethez tartozó legjobb hangforrás-helyzet meghatározását a maximális szintcsökkentés érdekében. Ennek először meg kell magyaráznia a koncepcionális szempontok alapján kiválasztott és az optimális belépési helyzet közötti eltérést. Ezután elvégzik a szárny csillapításának elemzését az aktuális forráshelyzetnél. Mivel az elülső irányú hangkibocsátás csak a szárny csillapításának jelenlegi kialakítása szempontjából érdekes, a hangtérkép 0 ° és 90 ° közötti irányszögtartományra korlátozódott.
Ezeket a szinteket azonban nem szabad arra használni, hogy meggyőzően állítsák a szárny által elért csillapítás potenciálját egy átrepülési esemény vonatkozásában. Ehhez a felszíni és leszállási pálya mentén a repülés során a szintprofil értékelésére van szükség. Az átrepülés szintjét a megközelítésben elért csillapítás figyelembevételével határozzák meg (46. ábra). Az ablakszárny csillapító potenciáljának kiemelésére a hangtér irányának szögét kezdetben legfeljebb 90 ° -ra korlátozták (49. ábra). Az ábrákon jól látható a szárny csillapító horpadása, bár helyzete a bemutatott kivitelben nem optimális, mert nem felel meg a befogadón mérhető maximális szintnek. Az így meghatározott 5,4 EPNdB szintcsökkenés a szinte kizárólag a bemeneten elért csillapítás eredménye. Az első bemeneti szint, vagyis az emisszióforrás áthelyezése a maximális behelyezési veszteségre meghatározott optimális helyzetbe, lásd a 48. ábrát (bal oldalon), növeli a szintcsökkenést a nem integrált hajtáshoz képest 11,1 EPNdB-re, ami megduplázódásnak felel meg.
A mai motortechnológia alapján a koncepcióilag elért csillapító intézkedések révén elért zajszint-csökkentés nem lenne elegendő az RMP tervezés gazdaságosabb működtetéséhez, mint egy hagyományos kialakítású repülőgép. A szintcsökkentésnek legalább 10 - 15 EPNdB-rel nagyobbnak kell lennie, ami optimalizált bélésekkel, módosított motorokkal, de az általános koncepció megváltoztatásával is lehetségesnek tűnik a hajtás oldalán. Ezen túlmenően a kidolgozott és alkalmazott értékelési alapot szigorúnak kell értékelni, ami azzal a háttérrel indokolt, hogy a megfogalmazott határértékek a repülőgép zajával kapcsolatos orvosi ismereteken alapulnak. E határoktól való eltávolodás minden bizonnyal lehetséges, de a hatásokat nehéz bizonyítani. A csökkentett zajszintű repülőgép-konstrukciók vonzerejének növekedése főként a zajdíj jelentős növelésének lehetőségében áll, de ezek már nem számszerűsíthető megállapításokon alapulnak, hanem inkább a lobbista érdekein.
Összegzés
Az 5. táblázat mutatja a fogalmilag elért hangszint-csökkentés eredményeit. Továbbá kimutatható volt, hogy ha a szárnyat célirányosan eltolják, akkor a felszállási és leszállási felülrepülési pont szintjének csökkenése 8,9 EPNdB-re, illetve 11,3 EPNdB-re nő. A tervezéssel kapcsolatos határfeltételek azonban megakadályozzák a zajspecifikus helyzetoptimum megvalósítását a bemutatott koncepciókban.