降低飞机噪音,美军与大学合作开发新型发动机喷嘴

为了解决飞机发动机噪音过大的问题,美国海军研究实验室与辛辛那提大学合作,共同研发新型发动机喷嘴,通过小幅改装即可将飞机噪音降低5-8分贝,有望改善机场附近噪音问题,并降低航空母舰或空军基地人员的听力损伤问题。

领导团队的辛辛那提大学工程及应用科学系教授Ephraim Gutmark。 (Source:University of Cincinnati)

由辛辛那提大学(University of Cincinnati)工程及应用科学系名誉教授Ephraim Gutmark领导的研究团队,与海军实验研究室(Naval Research Laboratary)共同为F/A-18战机开发新型发动机喷嘴,在实验室中成功以1/28尺寸的通用公司GE-F404型发动机进行实验,将噪音降低了5-8分贝。

5-8分贝看起来似乎不多,但由于分贝是以对数计算(logarithmic scale),每减少3分贝在听觉上就有减少近一半的感受,因此这项新喷嘴设计,可将F/A-18战斗机的噪音降低2-3倍。

研究团队使用新型材质,在喷嘴四周设计了一圈如鲨鱼牙齿般的三角锥形结构,这项简单的设计,却可以改变发动机的喷流结构,搭配新型材质能够大幅降低噪音分贝,且不会影响发动机的性能表现。

研究团队使用1/28尺寸版F404发动机测试,喷嘴的鲨鱼齿状构造即为降噪关键。 (Source:University of Cincinnati)

“实验成果相当显著”,Gutmark教授表示,以航空发动机厂商来说,任何新设计只要能比旧款降低半分贝,就已是相当大的进展,而我们这次测试却一举降低了5-8分贝,而且若能够在军用发动机上取得成功,表示其他所有商用涡轮扇发动机,都可通过这项小修改,达到降噪效果。

对于美军来说,由美国国防部环境研究计划(DoD Environmental Research Program)出面资助,目的是为了减少每年空军基地、航空母舰及海军航空站的地勤人员,产生听力受损的案例。

根据美国退伍军人部统计,有超过260万名退役军人有听力受损的问题,每年需要花十亿美元进行补偿和医疗看护,占了退伍军人部每年身心障碍看护预算的15%,因此这项发动机降噪喷嘴计划,长期下来对于减少官兵听力损害和后续看护费用有重大帮助。

美国退伍军人部统计,超过260万名退役军人永久听力受损。 (Source:University of Cincinnati)

此外,降低发动机噪音,也有助于降低战机机体声荷载(Acoustic Loading),延缓机身出现金属疲劳的速度,对于延长战机机体寿命也有明显效果。

海军和辛辛那提大学团队目前正在准备进行全尺寸GE-F404发动机的实验室测试,若成功之后,海军实验研究室将会在马里兰州帕图森河海军航空站(Naval Air Station Patuxent River),以改装后的F/A-18进行飞行测试,以期尽快将这项改良型喷嘴普及到全军机队。

(首图来源:TMWolf,CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons)

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