Zmniejszanie hałasu generowanego przez silniki lotnicze z otwartym wirnikiem
Europejski przemysł lotniczy musi znaleźć nowe, zrównoważone sposoby redukcji śladu węglowego oraz włączyć się w walkę ze zmianami klimatu. Silniki CROR, zawierające niezabudowane łopaty rozmieszczone na dwóch stopniach obracających się w przeciwnych do siebie kierunkach, wydają się być najlepszym rozwiązaniem zmniejszającym zużycie paliwa i zwiększającym sprawność napędu. W przeciwieństwie do obecnych silników samolotowych, posiadających obudowy gondolowe, poziom hałasu emitowanego przez silniki CROR jest bardzo wysoki, co jest spowodowane brakiem obudowy wirnika tłumiącej dźwięki wydawane przez łopaty. W ramach finansowanego z funduszy UE projektu ENITEP (Experimental and numerical investigation of turbulent boundary layer effects on noise propagation in high speed conditions) naukowcy zbadali możliwość ograniczenia tego hałasu poprzez załamanie fal dźwiękowych podczas ich przechodzenia przez warstwę przyścienną kadłuba. Do pomiaru aerodynamiki stabilnej i niestabilnej warstwy przyściennej zespół wykorzystał istniejący model tunelu aerodynamicznego dużych prędkości. W celu wprowadzenia szumu szerokopasmowego wykorzystano źródło emitujące hałas o częstotliwościach typowych dla określonych konfiguracji silników CROR. Naukowcom udało się uzyskać wiele dotyczących załamania fal dźwiękowych informacji o charakterze jakościowym, stosując podczas badań szeroki zakres prędkości przepływu – aż do 0,78 Macha. Wybrane przypadki testowe zostały poddane symulacji z użyciem metod obliczeniowej dynamiki płynów. Do symulacji szumu wyjściowego i sprawdzenia dokładności aeroakustycznych narzędzi obliczeniowych zastosowano specjalne modele numeryczne. Szczytowe poziomy dźwięku wyliczone przez algorytmy aeroakustyczne znacznie przekraczały te uzyskane podczas testów. Uzyskane w projekcie wyniki pozwoliły również przewidzieć straty energii podczas przenikania fal dźwiękowych przez przyścienną warstwę kadłuba przy prędkościach między 0,40 a 0,75 Macha. Model badany w tunelu aerodynamicznym oraz opracowane na potrzeby projektu ENITEP metody pomiaru można będzie wykorzystać w kolejnych projektach o podobnej tematyce, co zwiększy kompetencje europejskiego sektora lotniczego. Użyte narzędzia numeryczne z pewnością przydadzą się do modelowania stacjonarnego zjawiska załamania się fal w turbulentnych warstwach przyściennych. Postępy w zakresie dokładności przewidywania poziomu hałasu pomogą w projektowaniu nowoczesnych samolotów z cichszymi silnikami CROR o doskonałej sprawności.
Słowa kluczowe
Otwarte wirniki przeciwbieżne, przenoszenie hałasu, ENITEP, turbulentna warstwa przyścienna, aeroakustyka obliczeniowa
