Nieuw motorontwerp dempt het gebrul van straaljagers

Geplaatst op 20 september 2021 om 10:15 uur
Nieuw motorontwerp dempt het gebrul van straaljagers
Lucht- en ruimtevaartingenieurs van de Universiteit van Cincinnati (VS) hebben een nieuw mondstukontwerp voor F-18-gevechtsvliegtuigen bedacht om het oorverdovende gebrul van de motoren te dempen zonder de prestaties te belemmeren.

Ephraim Gutmark en zijn studenten aan het UC's College of Engineering and Applied Science ontwierpen en testten de nieuwe straalbuizen op 1/28-schaal straalmotoren in het aeroakoestieklab. Het interieur van de sproeiers is voorzien van driehoekige vinnen zoals rijen haaientanden die het geluid van de straalmotor aanzienlijk verminderen.

 

Dit najaar test Navair de ontwerpen op F-18 Super Hornets, het tactische gevechtsvliegtuig dat wordt gebruikt door de Amerikaanse mariniers en marine. "Het zijn eenvoudige hulpstukken die het gedrag van de stroom die uit de motor komt veranderen met een minimaal effect op de prestaties", zei Gutmark.

 

De laboratoriumtests toonden aan dat het nieuwe mondstuk het motorgeluid met 5 tot 8 decibel kan verminderen. Dat lijkt misschien niet veel, maar aangezien decibel op een logaritmische schaal wordt gemeten, is het significant. "Normaal gesproken zijn motorfabrikanten al blij met een verbetering van een halve decibel."

 

Geen herrie meer rond Schiphol?

De voorlopige laboratoriumresultaten zijn veelbelovend voor het verminderen van straalgeluid in zowel de commerciële als de militaire luchtvaart. UC en de marine hebben patent aangevraagd.

 

Gehoorverlies

Gehoorverlies en tinnitus zijn de belangrijkste oorzaken van claims voor militaire invaliditeit, die meer dan 2,6 miljoen voormalige militairen treffen, volgens cijfers van het Amerikaanse Department of Veterans Affairs. De VA besteedt meer dan $ 1 miljard per jaar aan gevallen van gehoorverlies, wat neerkomt op ongeveer 15% van de nieuwe invaliditeitsclaims die elk jaar bij de VA worden ingediend.

 

Vooral vliegtuiglawaai vormt een ernstig gezondheidsrisico in de militaire en commerciële luchtvaart. Volgens de Naval Research Advisory Committee wordt marinepersoneel in cockpits blootgesteld aan geluid van meer dan 150 decibel.

 

"Op vliegdekschepen moet de bemanning die met piloten in de cockpit werkt, heel dicht bij het vliegtuig zijn wanneer het opstijgt. Vanwege de korte landingsbaan op de drager, moeten ze de motor met naverbranders laten werken, dus het is erg luid, "zei Gutmark.

 

Trillingen belasten vliegtuig zelf

Jets zijn zo luid dat het geluid en de trillingen zelfs het vliegtuig zelf kunnen beïnvloeden - een fenomeen dat akoestische belasting wordt genoemd, zei Gutmark.

 

De tests

De UC-testmotoren zijn op de grond gemonteerd in een echovrije kamer - een kamer die is ontworpen om reflecties van akoestische golven volledig te absorberen. Studenten kunnen op afstand buiten de kamer straalmotoren aanzetten en verschillende sensoren gebruiken om het geluid van de uitlaatpluimen te meten en te analyseren.

 

"In ons lab hebben we vier verschillende meettechnieken, waaronder signaalverwerking door middel van akoestische en optische metingen en laserapparatuur", zegt promovendus Aatresh Karnam. "Zoals bij elk technisch vakgebied, moet je meerdere technieken aanpassen om te weten welke gegevens je moet vastleggen, verwerken en interpreteren. Dat is een moeilijke uitdaging."

 

Een reeks gevoelige microfoons omringt de jet in de kamer. Het is misschien niet verrassend dat het geluid anders klinkt, afhankelijk van iemands relatieve positie ten opzichte van de straalpluim.

 

"Elk van deze componenten van geluid plant zich in verschillende richtingen voort", zei professor Gutmark. "De microfoons zijn in een boog rond de jet verdeeld, zodat we ruis kunnen detecteren die stroomafwaarts, stroomopwaarts of zijwaarts gaat."

 

De ingenieurs testen hun nieuwe mondstukontwerpen op zowel koude als verwarmde jets met uitlaatgassen die 600 graden Celsius kunnen zijn. De jet is een schaalmodel van de F-18's F404-motor, gemaakt door General Electric Aviation, met het hoofdkantoor in Cincinnati.

 

Promovendus Mohammad Saleem zei dat vliegtuigen tegenwoordig stiller zijn dan 20 jaar geleden. Zowel de commerciële als de militaire luchtvaart hebben een groot publiek en financieel belang bij het verminderen van geluid. Zelfs incrementele verbeteringen kunnen een diepgaande impact hebben, zei hij.

"Deze technologieën voor ruisonderdrukking zijn buitengewoon gunstig voor de gemeenschappen die rond luchtbases wonen en voor het personeel dat op vliegdekschepen werkt,"

 
© Engineersonline.nl