터보팬의 엔진 소음을 줄이는 다양한 방법

May 29, 2024

제조업체는 소음 규정을 따르기 위해 터보팬 엔진의 여러 부분을 공들여 조정합니다.

공항 규정 및 항공기 인증 요구 사항은 운영 중 특정 소음 수준을 제한합니다. 항공기 소음의 대부분은 비행에 필요한 모든 동력을 제공하는 거대한 엔진에서 발생합니다. 현대의 상업용 터보팬 엔진은 크기가 크며 구성된 추력 수준으로 인해 많은 소음을 발생시킵니다.

팬, 터빈 및 배기 시스템은 중요한 엔진 소음원입니다. 배기 제트에서 발생하는 소음은 다른 엔진 부품보다 더 중요한 요소에 따라 다릅니다. 배기 제트 소음 수준은 엔진 속도에 따라 달라지며 상대 공기 흐름 속도에 따라 증가합니다.

배기가스와 대기의 난류 혼합으로 인해 대부분의 소음이 발생합니다. 배기 소음은 제트와 대기 사이의 상대 속도로 인해 발생하는 전단 작용과 결합됩니다. 배기 속도가 음속을 초과하면 충격파가 배기 시 소음 수준을 더욱 증가시킵니다. 제너럴 일렉트릭(GE)에 따르면,

"현대식 엔진 전면에 있는 대형 팬은 인간이 가장 짜증스럽게 생각하는 두 가지 소리, 즉 더 깊은 톤의 윙윙거리는 소리와 고음의 윙윙거리는 소리를 생성하는 경향이 있습니다. 압축기와 터빈, 연료 연소 과정도 마찬가지입니다. 소음에 기여합니다. 압축된 고속 가스가 주변 공기를 가르기 때문에 배기 장치는 특히 최대 출력에서 ​​소음을 가장 많이 발생시킵니다."

배기구 근처의 고주파 소음을 억제하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 소음 효율적인 노즐 설계를 통해 배기 제트 패턴을 수정하면 소음이 줄어듭니다. 억제 노즐에는 대기에 대한 배기 속도와 일치하도록 더 높은 혼합 속도를 가능하게 하는 깊은 홈이 있습니다.

CFM International의 CFM56-5C2는 연방 항공국(FAA)의 소음 수준 요구 사항보다 훨씬 낮은 음향 신호를 생성하는 긴 덕트, 혼합 흐름 나셀을 갖추고 있습니다. 노즐의 깊은 주름이나 돌출부는 배기 제트와 대기 사이의 접촉 면적을 더 넓혀줍니다.

주름은 대기에 대한 배기 속도를 줄여 최소 델타(차동)를 달성합니다. 제트 성능 저하로 인해 OEM이 설치할 수 있는 홈의 깊이나 수가 제한된다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 따라서 설계자는 원하는 엔진 성능과 허용 가능한 소음 수준 간의 균형을 고려해야 합니다.

엔진 나셀의 톱니 모양 디자인으로 배기 제트 소음도 억제됩니다. 흔히 볼 수는 없지만, 소위 말하는 이 쉐브론은 Boeing 737-MAX, 747-8 및 787 Dreamliner에 탑재되어 있습니다. 이는 엔진의 배기 공기 흐름을 원활하게 하고 형성하도록 설계되었습니다. 엔진에서 나오는 뜨거운 공기와 차가운 공기를 혼합하여 배기로 인한 난기류와 소음을 줄이는 데 도움이 됩니다.

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팬 및 압축기 섹션에서 상당한 양의 소음은 압력장과 회전 블레이드 및 고정 베인의 난류 사이의 상호 작용으로 인해 발생합니다. 회전하는 구성 요소와 고정 구성 요소 사이의 상호 작용 강도로 인해 특히 낮은 추력 설정에서 상당한 전단력이 발생합니다. OEM은 흡음 패널과 라이너를 사용하여 압축기 섹션 내에서 발생하는 소음을 최소화합니다.

다공성 벌집 피부로 구성된 흡음 라이닝은 페이스 시트와 엔진 덕트를 분리합니다. 음향 에너지를 열로 변환하는 동시에 흡수성 라이닝이 효과적인 소음 억제 기능을 제공합니다. 음향 라이너가 엔진의 무게와 표면 저항을 약간 증가시킨다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 또한 OEM은 엔진 내 각 압축기 및 터빈 단계에 사용되는 블레이드의 모양, 간격 및 수를 개선하여 소음 수준에 더욱 영향을 미칩니다.

제조업체가 터보팬 엔진 소음을 줄이는 방법에 대해 어떻게 생각하십니까? 댓글 섹션에 알려주십시오.

작가 - Omar는 박사 학위를 소지한 항공 애호가입니다. 항공 우주 공학. 수년간의 기술 및 연구 경험을 바탕으로 Omar는 연구 기반 항공 실무에 중점을 두는 것을 목표로 합니다. 업무 외에도 Omar는 여행, 항공 현장 방문, 비행기 관찰에 대한 열정을 가지고 있습니다. 캐나다 밴쿠버 소재