Ograniczenie hałasu podczas fazy podejścia i lądowania
Gdy statek powietrzny podchodzi do lądowania, wysuwane jest podwozie, a prędkość samolotu jest wyhamowywana za pomocą urządzeń hipernośnych, takich jak sloty i klapy. Niestety, jednym ze znaczących wyzwań, jakie stoją przed lotnictwem, jest hałas generowany przez te części płatowca. „Zmniejszenie hałasu wytwarzanego przez urządzenia hipernośne i podwozie od zawsze stanowi trudne zadanie”, wyjaśnia koordynator projektu INVENTOR Eric Manoha z francuskiego laboratorium badań lotniczych i kosmicznych ONERA. „Od dziesięcioleci naukowcy badają sposoby optymalizacji tych komponentów, aby poprawić określone parametry, jak na przykład aerodynamika, masa i bezpieczeństwo. Obecnym wymogiem jest, by wszelkie modyfikacje zmniejszające poziom hałasu nie zmieniały tych parametrów”.
Wyzwania związane z ograniczeniem hałasu lotniczego
Zespół projektu INVENTOR postanowił zbadać możliwości opracowania nowych technik ograniczania hałasu generowanego przez te komponenty z zachowaniem ich optymalnej funkcjonalności. Cele projektu są zgodne ze strategią Flightpath 2050, unijnym planem dla lotnictwa zakładającym zmniejszenie postrzegalnego poziomu hałasu lotniczego o 65 %. Z myślą o osiągnięciu tych celów w projekt zaangażowali się europejscy specjaliści z ramienia trzech przedsiębiorstw produkujących samoloty/podwozia, pięciu ośrodków badawczych, sześciu uniwersytetów i dwóch firm z sektora MŚP. Oparty na wiedzy i doświadczeniu zarówno naukowców, jak i specjalistów z branży, projekt umożliwił wybór i ocenę najbardziej obiecujących technologii ograniczania hałasu generowanego przez płatowiec dzięki wykorzystaniu obliczeniowej dynamiki płynów oraz testów aerodynamicznych i akustycznych. „Do osiągnięcia naszych celów zastosowaliśmy dwa główne podejścia”, wyjaśnia Manoha. „Pierwszym z nich było dodanie do istniejących komponentów pasywnych technologii wspomagających, takich jak porowate materiały (owiewki umożliwiające przepływ lub wykładziny powierzchniowe), aby pochłaniały hałas przy jednoczesnym zachowaniu parametrów. Materiały te mogą być również wykorzystywane do łagodzenia skutków turbulencji, które są jednym z głównych źródeł hałasu. Przyjrzeliśmy się również dodatkowym aktywnym technologiom, takim jak miejscowy nadmuch”.
Cichsze podzespoły dzięki specjalnej konstrukcji
Drugie podejście obejmowało modyfikacje na wcześniejszym etapie procesu projektowania. Celem była zmiana kształtu i konstrukcji niektórych elementów, tak by w czasie pracy generowały mniej hałasu. „Udało nam się to w przypadku wielu komponentów”, dodaje Manoha. „Na przykład przyjrzeliśmy się kilku mniejszym elementom podwozia, zmieniając kształt ich przekroju lub ułożenie przestrzenne względem przepływu średniego, co nie wymagało zwiększania masy ani zmiany parametrów pracy, które są priorytetowe pod względem bezpieczeństwa”. Jeśli chodzi o urządzenia hipernośne, zespół skupił się na pracy nad nową konstrukcją i bardziej opływowym kształtem prowadnicy slotów – mechanizmu używanego do rozkładania slotów na krawędzi natarcia skrzydła, który jest źródłem hałasu podczas lądowania. Takie innowacyjne zmiany w konstrukcji muszą nadal zapewniać bezpieczną pracę slotów. „Przykłady te wyraźnie pokazują, w jaki sposób kwestie niezwiązane z akustyką mogą ograniczać możliwości radykalnego przeprojektowania samolotu”, mówi Manoha.
Możliwość dalszej redukcji hałasu wytwarzanego przez podwozie
Dzięki użyciu komputerowego modelowania i testów zespół projektu INVENTOR był w stanie wykazać, w jaki sposób można zmniejszyć poziom hałasu dzięki różnym modyfikacjom wprowadzanym do projektu poszczególnych komponentów. Konsorcjum ściśle współpracowało z podmiotami z branży, dokładając wszelkich starań, aby nowatorskie rozwiązania miały jak największe szanse trafić ostatecznie na rynek. „Ograniczenie hałasu w przypadku pojedynczych elementów jest wprawdzie niewielkie i zgodne z naszymi początkowymi realistycznymi założeniami”, mówi Manoha. „Jednak połączenie szeregu tych technologii wraz z cichszymi silnikami nowej generacji może pomóc w znaczącym zmniejszeniu zanieczyszczenia hałasem wytwarzanym przez samoloty podczas fazy lądowania”. W przypadku udanego wdrożenia te zmodyfikowane komponenty mogłyby przynieść korzyści nie tylko pasażerom, ale również mieszkańcom obszarów położonych w pobliżu lotnisk, a także wesprzeć europejski przemysł lotniczy i kosmiczny na drodze do opracowania płatowców nowej generacji. W najbliższych planach jest lepsze zrozumienie mechanizmów fizycznych, optymalizacja konstrukcji i przeprowadzenie badań na statkach powietrznych.
Słowa kluczowe
INVENTOR, samolot, płatowiec, lotnictwo, hałas, lotnicze i kosmiczne, Flightpath 2050
