Ústav f

Vývoj konfigurácie RMP

V rámci výskumného projektu bola vyvinutá aj nehlučná konfigurácia lietadla. Za sľubnú sa považovala konfigurácia s pohonnou jednotkou úplne integrovanou do zadnej časti trupu. Podrobný popis tejto konfigurácie bol publikovaný v dizertačnej práci Marco Weiss [11]. Hlavné výsledky sú zhrnuté nižšie.

ústav

Analýza integračnej kompatibility

S cieľom obmedziť návrhový priestor a identifikovať príslušné parametre sa uskutočnila štúdia integračnej kompatibility. Základ analýzy tvoril faktor užitočného zaťaženia, pomocou ktorého je možné odhadnúť očakávanú vzletovú hmotnosť pri stanovenom konštrukčnom rozmedzí a užitočnom zaťažení. Vzletová hmotnosť je zase v súvislosti s požadovanou dĺžkou vzletovej trasy a dimenzovaním pre pohon. Pri úplnom zabudovaní do trupu je prierez pohonu obmedzený jeho priemerom. Pre daný konštrukčný rozsah toto obmedzenie vyžaduje prispôsobenie vzletovej hmotnosti alebo kapacity užitočného zaťaženia alebo v prípade potreby zmiernenie obmedzenia vzletovej trasy. Táto analýza bola podrobne vysvetlená v [11]. Obrázok 29 (vľavo) zobrazuje opäť možné konfigurácie pohonu a Obrázok 29 (vpravo) zobrazuje krivku užitočného zaťaženia v danom rozsahu pomocou príkladu trupu s 8 stupňami vedľa seba so vzletovou vzdialenosťou 2 400 m a obtokovým pomerom 8.

Počas tohto vyšetrovania sa ukázalo, že lietadlá segmentu krátkych a stredných letov sú vhodnejšie na integráciu chvosta do chvosta. Diaľkové lietadlá majú v porovnaní so vzletovou hmotnosťou relatívne nízke užitočné zaťaženie, pretože musí byť k dispozícii vhodný palivový kontingent. Naproti tomu vyšší hmotnostný pomer užitočného zaťaženia uprednostňuje lietadlá na krátke vzdialenosti pre pohonnú jednotku integrovanú do trupu. Geometricky sa lietadlá s malým stupňom štíhlosti trupu musia klasifikovať ako priaznivé, pretože ich užitočné zaťaženie je umiestnené viac po celej šírke trupu, čo súčasne uľahčuje integráciu motora. Geometrická analýza symetricky navrhnutých konfigurácií pohonu ukázala, že pohon navrhnutý s 2 motormi sa ukazuje ako menej vhodný na úplnú integráciu trupu. Okrem toho vstupuje do hry potenciál lietadiel na krátke a stredné vzdialenosti, pokiaľ ide o opatrenia na zníženie hluku, pretože tieto lietadlá uskutočňujú podstatne viac vzletov a pristátí ako diaľkové lietadlá. Ako referencia bola preto zvolená konvenčná konfigurácia založená na Airbusu A320.

Popis konfigurácie

Ukázalo sa, že je potrebné zvýšiť výkon motora, aby sa generovala požiadavka na zvýšený ťah v dôsledku vyššej letovej hmotnosti a aby sa kompenzovalo zníženie ťahu v dôsledku tlakových strát v oblasti vstupu a trysky. Motory sú zásobované vzduchom osobitne cez každý kanál S. Ich návrh bol realizovaný na pozadí čo najmenšej straty vstupného tlaku pri súčasne malých osových rozmeroch. Posun medzi pozdĺžnou osou motora a prednou vstupnou rovinou je určený podmienkou integrácie. Ak vezmeme do úvahy oddeľovač medznej vrstvy, je to 0,3 ma konštrukčné zakotvenie motorov je 2,0 m. Pomer medzi dĺžkou vstupu a nesprávnym vyrovnaním by mal byť v rozmedzí od 3 do 4, aby sa znížila miera vychýlenia prietoku na jednej strane a dĺžky vstupu na druhej strane udržať.

Koncepčný dizajn zadnej časti

Letový výkon návrhu RMP

ekonomika

  • 480 kumulatívnych leteckých udalostí počas dňa (30 leteckých udalostí/h)
  • 120 kumulatívnych leteckých udalostí počas noci (15 leteckých udalostí/h)
  • Hustota obyvateľstva: 1 200 ľudí/km²
  • Výmenný kurz 1,2 USD: 1 EUR

Posúdenie možnosti zníženia hladiny zvuku

  • Útlm pomocou stien pohlcujúcich zvuk vo vstupnom a výstupnom potrubí,
  • Tlmenie pomocou vyhadzovača výfukov,
  • Útlm pomocou krídla.

Hluk vychádzajúci z prítlačného lúča, ale aj zvuk vydávaný zozadu, je znížený o dve základné konštrukčné vlastnosti konštrukcie RMP. Integrácia motorov zaisťuje za úrovňou turbíny 880 mm dlhé výfukové potrubie, ktoré pôvodne tlmí zvuk generovaný priamo na agregáte prostredníctvom konštrukcie so stenami pohlcujúcimi zvuk. Oveľa väčší redukčný potenciál možno očakávať od posuvného vyhadzovača, ktorý vo svojej vysunutej polohe slúži jednak ako zvuková bariéra a jednak znižuje rýchlosť prúdenia a následne aj hluk lúča. Predstavený koncept vyhadzovača má pomer plôch 1,3. Podľa [6] [7] to umožňuje zníženie úrovne o 8 dB. Pre všetky výpočty útlmu vo frekvenčnom rozsahu od 50 Hz do 500 Hz sa predpokladalo, že je konštantný, čo zodpovedá zjednodušeniu.

Okrem zapuzdrenia a vyhadzovacej vložky je cez krídlo zamerané aj na odhlučnenie pohonu. Na toto vyšetrovanie sa použila vyvinutá metóda tieniaceho zvuku. Analýze predchádza optimalizačný výpočet, ktorý obsahuje určenie najlepšej polohy zdroja zvuku pre danú geometriu krídla alebo vstupné čelo pre zníženie maximálnej hladiny. To by malo najskôr vysvetliť rozpor medzi vybranými na základe koncepčných úvah a optimálnej vstupnej polohy. Potom nasleduje analýza tlmenia krídla v aktuálnej polohe zdroja. Pretože emisia zvuku smerujúca spredu je zaujímavá iba pre súčasný dizajn tlmenia krídla, bola zvuková mapa obmedzená na rozsah smerového uhla medzi 0 ° a 90 °.

Tieto úrovne sa však nesmú použiť na konečné vyjadrenie potenciálu útlmu dosiahnutého krídlom v súvislosti s preletovou udalosťou. To si vyžaduje posúdenie výškového profilu v čase počas letu pozdĺž dráhy vzletu a pristátia. Úroveň preletu sa určuje s prihliadnutím na útlm dosiahnutý pri priblížení (obrázok 46). Aby sa zvýraznil tlmiaci potenciál krídla, smerový uhol zvukovej mapy bol pôvodne obmedzený na maximum 90 ° (obrázok 49). Na obrázkoch je zreteľne viditeľný tlmiaci vrások krídla, aj keď jeho poloha v predloženom dizajne je neoptimálna, pretože nespĺňa maximálnu hladinu, ktorá sa má na príjemcovi merať. Takto určené zníženie hladiny o 5,4 EPNdB je výsledkom tlmenia dosiahnutého takmer výlučne na vstupe. Premiestnením úrovne predného vstupu, t. J. Zdroja emisií, do určenej optimálnej polohy pre maximálnu stratu vloženia, pozri obrázok 48 (vľavo), sa zvyšuje pokles hladiny v porovnaní s neintegrovaným pohonom na 11,1 EPNdB, čo zodpovedá zdvojnásobeniu.

Na základe dnešnej technológie motora nie je zníženie hladiny hluku dosiahnuté koncepčne dosiahnutými tlmiacimi opatreniami dostatočné na to, aby bola konštrukcia RMP hospodárnejšia ako konvenčné lietadlo. Zníženie hladiny musí byť minimálne o ďalších 10 - 15 EPNdB väčšie, čo sa na strane pohonu javí ako možné prostredníctvom optimalizovaných vložiek, upravených motorov, ale aj zmeny v celkovej koncepcii. Vyvinutá a použitá hodnotiaca základňa sa musí navyše hodnotiť ako prísna, čo je opodstatnené na základe toho, že formulované limitné úrovne vychádzajú z lekárskych poznatkov o hluku lietadiel. Odklon od týchto limitov je určite možný, ale účinky je ťažké dokázať. Zvyšovanie atraktivity konštrukcií lietadiel so zníženým hlukom spočíva hlavne v možnosti významného zvýšenia poplatkov za hluk, ktoré však už nie sú založené na vyčísliteľných zisteniach, ale skôr na záujmoch lobistov.

Zhrnutie

V tabuľke 5 sú zhrnuté výsledky koncepčne dosiahnutého zníženia hladiny zvuku. Ďalej by sa dalo preukázať, že ak by sa krídlo posunulo cielene, pokles hladiny v mieste vzletu a pristátia by sa zvýšil na 8,9 EPNdB, respektíve 11,3 EPNdB. Okrajové podmienky súvisiace s dizajnom však bránia implementácii optimálneho polohového signálu špecifického pre hluk v predložených koncepciách.