Nowe metody i narzędzia technologiczne do minimalizacji hałasu w kokpicie i w kabinie
Hałas w kokpicie i w kabinie ma zasadnicze znaczenie przy projektowaniu nowych statków powietrznych. Głównym źródłem hałasu w warunkach przelotowych jest hałas aerodynamiczny, a dokładniej turbulentna warstwa graniczna (ang. turbulent boundary layer; TBL). Generuje ona turbulentne wahania ciśnienia w ścianach wzdłuż kadłuba, które powodują drgania i wytwarzają hałas wewnętrzny. „Za sprawą instalacji nowych urządzeń zewnętrznych mających na celu poprawę komunikacji pokładowej oraz tendencji do projektowania kabin o większych rozmiarach w cywilnych statkach powietrznych nowej generacji, hałas spowodowany przez TBL będzie miał większy wpływ na hałas wewnętrzny”, mówi Romain Leneveu, koordynator finansowanego ze środków UE projektu CANOBLE. Źródła hałasu w płatowcu ulegną znacznej zmianie wraz z opracowaniem nowej architektury statków powietrznych. „To w jeszcze większym stopniu przyczyni się do generowania hałasu wewnętrznego”, dodaje Leneveu. „W związku z tym konieczne jest opracowanie technologii i procesów, które umożliwią uwzględnienie tych zmian w fazie projektowania”.
Propozycje nowych strategii w zakresie projektowania architektury statków powietrznych przyszłości
W celu rozwiązania problemu hałasu wewnętrznego powodowanego przez TBL zespół projektu CANOBLE zbudował, oprzyrządował i przetestował pełnowymiarową makietę kokpitu i sekcji kabinowej w dużym tunelu aerodynamicznym do badania aeroakustyki. Zespół opracował, wdrożył i zatwierdził w tym tunelu aerodynamicznym kluczowe technologie testowe i symulacyjne. Główne technologie obejmują ciśnieniowy czujnik powierzchniowy do pomiaru wzbudzeń TBL i wielofizyczny proces do pomiaru hałasu wewnętrznego. Aby obejść ograniczenia w zakresie pomiarów TBL, partnerzy projektu opracowali innowacyjny zespół przyrządów do pomiaru ciśnienia ultracienkich powierzchni. Zespół ten umożliwia dokonywanie dokładnych pomiarów dzięki czujnikom ciśnieniowym. W ramach projektu wykazano, że nowa generacja numerycznych czujników mikroelektromechanicznych „da początek nowej dziedzinie oprzyrządowania zdolnego do pomiaru nieosiągalnych obecnie w branży wielkości”, wyjaśnia Leneveu. „Dzięki innowacyjnemu zespołowi superczujników, który odpowiada za pomiary ciśnienia w ścianach, możliwe jest teraz pozyskanie nowego źródła przychodów”. Partnerzy dokonali również walidacji numerycznego procesu do prognozowania hałasu wewnętrznego.
Unikatowa, doświadczalna baza danych
Zespół projektowy stworzył bazę danych, która zawiera informacje na temat wszystkich fizycznych właściwości aerodynamicznych, niestabilnego ciśnienia w ścianach, drgań i akustyki. „Stworzyliśmy nową doświadczalną, numeryczną bazę danych, na której skorzysta europejska społeczność zajmująca się tematem akustyki oraz europejski przemysł lotniczy”, zauważa Leneveu. W chwili obecnej nie ma tego typu bazy danych. Ponadto członkowie zespołu opracowali nowe akademickie stanowisko badawcze przystosowane do prowadzenia badań w dziedzinie lotnictwa. Udostępnienie metod projektowania cichych kokpitów i kabin o niskiej masie to duży krok naprzód. „Zmniejszenie masy ma korzystny wpływ na środowisko, a mniejszy hałas zapewnia większy komfort”, kontynuuje. Projekt CANOBLE jest teraz w fazie eksploatacji. W ramach przyszłego finansowania ze środków UE planowane jest również zajęcie się kwestią pomiaru parametrów lotu, zaprojektowanie nowego kokpitu i kabiny o niskim poziomie emisji hałasu. „Przedstawiliśmy propozycję unikalnego zestawu umiejętności do walki z problemem hałasu w kokpicie i kabinie generowanego przez TBL. Ponadto wprowadziliśmy na rynek usługi i sprzęt do projektowania cichszych i bezpieczniejszych środków transportu oraz urządzeń przemysłowych”, podsumowuje Leneveu. „Produkcja cichszych samolotów oznacza zdecydowaną przewagę konkurencyjną na rynku”.
Słowa kluczowe
CANOBLE, kabina, kokpit, TBL, statek powietrzny, hałas wewnętrzny, architektura statku powietrznego
