Onderzoekers proberen het oorsplitsende straalmotorgeluid te verminderen

Onderzoekers proberen het oorsplitsende straalmotorgeluid te verminderen

Anonim

van Virginia Tech

Image

Heb je ooit een straaljager over je huis laten vliegen en het geluid van het vliegtuig dreunt luid genoeg om door de ramen te rammelen? Stel je voor dat je werkt op een vliegdekschip of vliegbasis, dichtbij de motoren terwijl ze opstijgen of landen. Zelfs met oordopjes kan het geluid oorverdovend zijn.

Virginia Tech's College of Engineering is een van de in de VS gevestigde onderzoeksteams die tot taak hebben een oplossing te vinden als onderdeel van een driejarig project dat wordt gefinancierd door het Hot Jet Noise Reduction-programma van het US Office of Naval Research, gerelateerd aan een breder marine-initiatief dat bekend staat als het Geluid veroorzaakt door gehoorverlies.

Het doel van de marine: vermindering van de blootstelling aan lawaai op het cockpitdek en de impact ervan op de gemeenschappen in de buurt van vliegbases of op het pad van jet-flyovers. NASA financiert het project ook gedeeltelijk.

"Het is een onderwerp dat zeer weinig aandacht heeft gekregen in de militaire wereld, omdat het de prestaties van militaire voertuigen niet verbetert", zegt Todd Lowe, oorspronkelijk uit Richlands, Va. En nu een universitair docent bij het Department of Aerospace and Ocean Engineering .

Toch heeft het een probleem van gehoorverlies en schade bij militair personeel veroorzaakt, zei Lowe. Gemeten in decibels - de intensiteit van het geluid waargenomen door mensen - schat de marine dat straalgeluid van tactische vliegtuigen 150 decibel op de vluchtlijn kan bereiken terwijl zeilers en mariniers jagers en andere vliegtuigen voorbereiden op lancering. Ter vergelijking: een grasmaaier produceert doorgaans geluidsniveaus van 90 decibel.

Lowe werkt aan het project met Wing Ng, die het Chris Kraft Endowed Hoogleraarschap bekleedt bij de afdeling Werktuigbouwkunde. Van het totale $ 4 miljoen project ontvangt Virginia Tech in verschillende fasen $ 600.000 naarmate het onderzoek voortgaat.

Extra teams aan het project, die allemaal afzonderlijk werken, zijn Brigham Young University, California Institute of Technology, Cascade Technologies, Innovative Technology Applications Co., University of Illinois, University of Mississippi en Pennsylvania State University.

Werken aan Lowe en het onderzoeksteam van Ng zijn Donald Brooks uit Snowville, Va., En Tobias Ecker uit Blieskastel, Duitsland, beide promovendi in het ruimtevaart- en oceaantechniekprogramma, onderdeel van het College of Engineering.

Brooks bouwde een $ 80.000 modelschaal hot jet-installatie - minus de motor - die het geluid van een straaljager simuleert door met kracht een lucht door een kleine spuitmondopening te persen - ongeveer 1, 6 keer de geluidssnelheid. Deze beweging van lucht en de turbulentie die het veroorzaakt, veroorzaakt het gebrul dat wordt geassocieerd met jets.

Testen op het rig-systeem worden uitgevoerd in een met beton versterkt kelderlab van Randolph Hall, waar niemand de kamer binnen mag terwijl de jet rig in bedrijf is.

Het straalapparaat kan temperaturen bereiken van 1.000 graden Fahrenheit. Zodra de motor is gevuld, wordt deze geactiveerd via afstandsbediening vanuit een aangrenzende kamer, met gesloten circuit-tv's die werken als de "ogen" van het onderzoeksteam. Een systeem van lasers, high-speed camera's en microfoons registreren de tests visueel en hoorbaar. De motor heeft Mach 3 bereikt, getikt met een 1-inch kort mondstuk, waardoor een oorverdovend gebrul ontstaat.

"De luidheid is precies hetzelfde als een echte jet tijdens de vlucht, als deze op een correct geschaalde afstand wordt gehoord, " zei Lowe. "Onze installatie heeft bijvoorbeeld dezelfde luidheid als een waarnemer die zich 1 voet van hem verwijderd bevindt als een waarnemer die tijdens de vlucht ongeveer 50 voet van de echte straalmotor staat."

De jetinstallatie omvat een Sylvania 192 kilowattverwarming die groter en krachtiger is dan vergelijkbare modellen omdat deze slechts één inline verwarming gebruikt in plaats van meerdere, Brooks zei. De verandering maakt het apparaat kleiner en gemakkelijk draagbaar.

"Het idee was om de jet rig naar andere faciliteiten, zoals echoloze testfaciliteiten, te brengen om meer onderzoek naar de jetflow te doen, zonder dat er meerdere installaties op verschillende locaties moeten worden gebouwd, " zei Brooks.

Labotests zijn slechts het begin van het meerfasenonderzoeksproject, dat vorig jaar is gestart. De tweede fase van het project omvat een JT15D straalmotor nu gehuisvest op de nabijgelegen Virginia Tech Montgomery Executive Airport. Daar kan de stationaire straal - ingebouwd in een groot schavot - worden afgevuurd, waarbij het explosiegeluid en de luchtstroom opnieuw worden geregistreerd, zowel door hogesnelheidscamera's als een microfoon.

Een derde fase kan het testen met stationaire motoren van F18-stralen omvatten.

"Terwijl het vliegverkeer zich blijft uitbreiden, kunnen we onze steden niet laten vervuilen door het geluid dat deze vliegtuigen veroorzaken bij het opstijgen en landen. Het tweede effect dat straalgeluid op de menselijke manier van leven heeft, is gericht op onze dienstmannen en -vrouwen aan boord van vliegdekschepen, "zei Brooks.

"Deze mannen en vrouwen zetten hun leven elke dag op het spel, maar het wordt soms verwaarloosd dat ze ook hun gehoor op het spel zetten. Veel marine-veteranen hebben grote hoeveelheden gehoorschade opgelopen door de harde akoestische omgeving die op de dek van een vliegdekschip. "

Zodra alle gegevens zijn verzameld, zei Lowe dat het US Office of Naval Research de expertise zal overnemen en zal doorgaan met het bouwen van geluiddempende technologie die gecombineerd wordt met gehoorbescherming. Lowe zei dat de uitrusting van de jetinstallatie mogelijk extra laboratoriumtoepassingen vindt, waaronder het mogelijk testen van warmte op asfaltoppervlakken om smelten te verminderen.

Toegevoegd onderzoekspartner Ng, "Ik zie dat onze meettechniek die is ontwikkeld voor onderzoek naar straalgeluid over een paar jaar door vele onderzoekers van over de hele wereld zal worden gebruikt, en deze techniek kan ook worden gebruikt om straalgeluid van commerciële straalvliegtuigen te bestuderen, zoals de Boeing 787 Dreamliner. "