Koaxiális propfan hajtómű szélessávú és tonális zajának elkülönítése és vizsgálata
Koaxiális propfan hajtómű szélessávú és tonális zajának
elkülönítése és vizsgálata
Soós Bálint BSc IV. évf.
e-mail: soosba94@gmail.com
Konzulensek: Dr. Horváth Csaba, Áramlástan Tanszék
e-mail: horvath@ara.bme.hu;
Tokaji Kristóf, Áramlástan Tanszék
e-mail: tokaji@ara.bme.hu
A repülőgépipart a XX. század végi olajár emelkedés egy üzemanyag takarékos, magas hatásfokú hajtómű kifejlesztésére ösztönözte, amely alkalmas lehet a széleskörűen elterjedt turbóventilátoros hajtómű helyettesítésére. A koaxiális propfan (counter-rotating open rotor) ígéretes alternatívának tűnik bizonyos repülőgép típusoknál, mivel kiváló hatásfoka és csökkentett CO2 emissziója megfelel napjaink környezetvédelmi irányzatának is. Alkalmazása előtt számos fejlesztésen kell átesnie, ezek közé tartozik az általa kibocsátott magas zajszint csökkentése.
Akusztikai szempontból a zajforrások feloszthatók két csoportra: tonális, azaz szűk spektrumú, és szélessávú összetevőkre. Ezen komponensek elkülönítése segít a zajforrások feltérképezésében, illetve a zajkeltő mechanizmusok megismerésében. Léteznek módszerek az összetevők szétválasztására egy lapátsoros, hagyományos ventilátorok esetében, viszont ezek nem alkalmazhatóak koaxiális propfan-on mért adatsoron. Egy új eljárás [1], és ennek módosított változata [2] kifejezetten a koaxiális propfan jelfeldolgozására irányul. A módosított változat (a továbbiakban Sree módszer) alkalmas a koaxiális propfan fordulatszámára visszavezethető tonális források elkülönítésére. A Sree módszer során egy fordulat időtartamának megfelelő szegmensekre osztjuk fel az eredeti, mért időjelet. Az így létrehozott, egymás melletti szegmensekből alkotott szegmenspárok különbségéből képezhető egy új jel, amely nem tartalmazza a fordulatszámtól függő, tonális összetevőket, és statisztikailag egyenértékű az eredeti szélessávú komponenssel. Jelen vannak azonban a fordulatszámtól független, pl. a mérőtérben elhelyezett síp sajátfrekvenciáján és felharmonikusain fellelhető, tonális csúcsok, így a Sree módszerrel létrehozott jel magában foglalja ezeket a tonális komponenseket is. Ennek kiküszöbölésére a Sree módszert kiegészítettem egy további lépéssel, amely során újból elvégeztem a szegmensekre bontást, és különbség képzést az első kivonásokból adódó jelen, viszont a szegmensek hosszát a síp sajátfrekvenciája szerint határoztam meg, ily módon az időjelből eltávolítottam a fordulatszámtól független, domináns tonális csúcsokat is.
Az eljárások hatékonyságát NASA Glenn Research Center 9×15 ft Low-Speed Wind Tunnel szélcsatornában, F31/A31 historic baseline típusú propfan mérési eredményein, továbbá általam szimulált hangforrásokból generált hangfájlokon vizsgáltam spektrumanalízissel, ill. zajtérképek tanulmányozásával. A Sree módszert és kibővítését alkalmazva a szélessávú komponens ideálisan szétválasztható, további elemzésekre alkalmas, ennek köszönhetően lehetőség nyílik újfajta zajcsökkentési stratégia kiépítésére.
Irodalom:
1. Sree, D.: A novel signal processing technique for separating tonal and broadband noise components counter-rotating open-rotor acoustic data. International Journal of Aeroacoustics, vol. 12, no. 1-2: 169-188. (2013)
2. Sree, D.; Stephens, D.B. Improved Separation of Tone and Broadband Noise Components from Open Rotor Acoustic Data. Aerospace (2016), 3, 29.
szerző
-
Soós Bálint
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Horváth Csaba
adjunktus, Áramlástan Tanszék -
Tokaji Kristóf
doktorandusz, Áramlástan Tanszék
