Skip to main content

ADvanced Aeroacoustic Processing Techniques

Article Category

Article available in the folowing languages:

Nowe metody analizy akustycznej pomogą wyodrębnić składowe hałasu emitowanego przez statki powietrzne

Zmniejszenie emisji hałasu lotniczego w pierwszej kolejności wymaga zidentyfikowania jego poszczególnych składowych. Dzięki nowym narzędziom analitycznym opracowanym przez konsorcjum Airbus to niezwykle skomplikowane zadanie będzie o wiele łatwiejsze.

Transport i mobilność

Kwestia zbyt wysokiego poziomu hałasu emitowanego przez samoloty ma istotne znaczenie nie tylko z perspektywy wpływu na środowisko, ale również z uwagi na komfort pasażerów. Jest to zjawisko, które powstaje na skutek turbulentnego przepływu powietrza wokół kadłuba oraz pracy zewnętrznych elementów samolotu. Kluczowym krokiem na drodze do zmniejszenia poziomu hałasu lotniczego są zaawansowane badania nad jego poszczególnymi źródłami, niestety ich przeprowadzenie wiąże się z szeregiem problemów. Jednym z nich jest brak pełnej wiedzy na temat charakterystyki fizycznej hałasu lotniczego. Analiza tylko tego jednego elementu wymaga zastosowania najbardziej zaawansowanych metod badawczych, w tym modelowania komputerowego i eksperymentów fizycznych. Kolejnym wyzwaniem jest poznanie właściwości każdej składowej hałasu indywidualnie. Dlatego już od lat 50. ubiegłego wieku konstruktorzy statków powietrznych badają źródła hałasu w izolacji, wykorzystując do tego celu testy przeprowadzane w warunkach laboratoryjnych. Wprawdzie na przestrzeni tych lat uczeni na tyle udoskonalili metody analizy akustycznej, że pozwalają one na jednoczesne śledzenie wszystkich źródeł hałasu lotniczego, lecz jak dotąd nie zdołali stworzyć narzędzi umożliwiających przeprowadzanie testów w tunelu aerodynamicznym z użyciem pełnowymiarowego samolotu pasażerskiego w warunkach przelotowych. Co więcej, pomimo innowacji w zakresie modelowania komputerowego symulacja rzeczywistych warunków lotu dla kompletnego statku powietrznego nadal wykracza poza nasze możliwości. Dlatego wyodrębnienie poszczególnych składowych hałasu emitowanego przez duże statki powietrzne ciągle pozostaje nierozwiązanym problemem.

Kolejny krok naprzód

Kontynuacja badań nad charakterystyką akustyczną samolotów wymaga przeprowadzenia analizy złożonych zjawisk zachodzących podczas lotu. Tego typu badania przeprowadza się zwykle z wykorzystaniem zestawu tysięcy mikrofonów zamontowanych na zewnątrz samolotu. Problem stanowi fakt, że mikrofony także emitują dźwięki, które nakładają się na hałas statku powietrznego. Aby temu zaradzić, zespół finansowanego ze środków UE projektu ADAPT nie zastosował jednak ekranów akustycznych osłaniających mikrofony, ale postanowił wykorzystać zaawansowane techniki przetwarzania sygnałów w celu oddzielenia hałasu lotniczego od szumu generowanego przez mikrofony. Projekt ADAPT został zrealizowany w ramach programu „Czyste niebo”. „Wyzwaniem, któremu musieliśmy sprostać, było opracowanie metod przetwarzania sygnałów, które umożliwiają wyodrębnienie składowych akustycznych hałasu emitowanego w strumieniu powietrza przy użyciu ograniczonej liczby mikrofonów”, wyjaśnia dr Christophe Picard, koordynator projektu. Podczas testów mikrofony te pozwalają wyizolować hałas emitowany w czasie lotu przez silnik umieszczony pod skrzydłem.

Pozytywne wyniki testów i wdrożenie

Nowe metody zostały opracowane i poddane walidacji w drodze testów laboratoryjnych przeprowadzonych w tunelu aerodynamicznym w warunkach kontrolowanych. Najpierw sprawdzono je w odniesieniu do podstawowego przypadku testowego, a następnie analizowano bardziej złożone przypadki, w których nowe metody zostały wykorzystane do pomiarów sygnałów akustycznych. Wreszcie w ostatniej fazie badań zostały one sprawdzone w rzeczywistych warunkach lotu. Oprócz opracowania technik akustycznych głównym celem projektu ADAPT było zintegrowanie ich w formie narzędzi programowych przeznaczonych dla firmy Airbus. Cel ten został osiągnięty, dzięki czemu konsorcjum dysponuje obecnie zestawem narzędzi, w skład którego wchodzi kod prototypowy wraz z dedykowanymi podręcznikami użytkownika dotyczącymi danych opracowanych w trakcie projektu. „Airbus może teraz wykorzystać te narzędzia do dalszej analizy danych uzyskanych w czasie testów przeprowadzonych w ramach projektu, w tym danych zarejestrowanych podczas lotów testowych, których analiza bez tych narzędzi byłaby bardzo trudna”, dodaje Picard. Narzędzia można też zastosować do innych analiz dźwięku na potrzeby sektorów lotnictwa i motoryzacji. Z myślą o tych branżach wiodący partner projektu ADAPT, firma MicrodB, planuje wprowadzić swoje produkty na rynek. Zespół projektu zamierza wykorzystać te możliwości, poszukując pierwszych odbiorców dla swoich produktów, czyli firm zainteresowanych współpracą nad dalszym rozwojem nowej technologii.

Słowa kluczowe

ADAPT, statek powietrzny, hałas, hałas lotniczy, Airbus, przetwarzanie sygnałów, techniki akustyczne, narzędzia programowe, analiza dźwięku

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania