Koaxiális propfan hajtómű tonális zajának elkülönítése és vizsgálata

Soós Bálint MSc I. 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 XX. század végi olajválságok által kiváltott üzemanyagár emelkedés, arra ösztönözte a repülőgépipart, hogy a széleskörűen elterjedt turbóventilátoros hajtóművek helyett magasabb hatásfokú konstrukciókat vizsgáljon, így újra előtérbe kerültek a légcsavaros hajtóművek. A koaxiális propfan (a továbbiakban propfan) típusú hajtóművek ennek a folyamatnak az eredményei, azonban alkalmazásuk előtt számos fejlesztésen kellett volna átesniük, amiket a korlátolt technológiai háttérrel nem sikerült véghez vinni, ezért a kutatásokat befagyasztották.

A digitalizáció, valamint a nagyteljesítményű számítástechnika fejlődésével a 2010-es évektől újra napirendre kerülhetett a propfanok fejlesztése, és ekkor már új alkalmazási területként megjelent az egyre népszerűbb drónok hajtástechnikája is. A propfan hatékonysága, és a csökkentett CO2 kibocsátása megfelel napjaink környezetvédelmi irányelveinek, azonban továbbra is nehézségek gátolják az alkalmazását, ezek egyike a magas zajszint.

A propfan zajforrásai akusztikai szempontból felbonthatók tonális illetve szélessávú komponensekre. A tonális összetevők amplitúdó spektruma szűk frekvenciasávú, a szélessávú összetevők – az elnevezésükből is adódóan – széles frekvenciasávval jellemezhetők. Hétköznapi példákon szemléltetve az éles zenei hangok fő alkotói tonális jellegűek, míg a fehér zaj szélessávú elemekből épül fel. A propfan zajkeltő mechanizmusainak megértéséhez és bizonyos vizsgálati módszerekhez (zajtérkép analízis, POD analízis) fontos a két zajtípus szétválasztása, az elkülönített jelek további elemzése.

D. Sree és D.B. Stephens megalkottak egy módszert, mely alkalmas egy mért propfan hangnyomásjeléből eltüntetni a hajtómű fordulatszámához köthető tonális komponenseket [1]. Az eljárást kiegészítve, és így a fordulatszámtól független tonális alkotókat is eltávolítva, előállítható a propfan szélessávú összetevőivel egyenértékű szélessávú jel [2]. Az eredeti hangnyomásjelből és az előbb említett egyenértékű szélessávú jelből a megfelelő eljárásokkal létrehozható egy tonális összetevőket tartalmazó adatállomány, melyből zajtérkép készíthető, ennek eredményeképp egymástól függetlenül vizsgálható a szélessávú, valamint a tonális állomány zajtérképe.

Dolgozatomban a tonális adatállományt megvalósító eljárások hatékonyságát tanulmányozom. A vizsgálatokhoz a NASA Glenn Research Center 9×15 ft Low-Speed Wind Tunnel szélcsatornában mért F31/A31 historic baseline típusú propfan eredményeit, illetve általam szimulált zajforrások hangnyomásjelét használtam fel.

Irodalom:

1. Sree, D.; Stephens, D.B. Improved Separation of Tone and Broadband Noise Components from Open Rotor Acoustic Data. Aerospace (2016), 3, 29.

2. Tokaji, K.; Soós, B.; Horváth, Cs. Extracting the broadband noise sources of counter-rotating open rotors. AIAA 2019-2572 (2019)

szerző

• 
  Soós Bálint
  Gépészmérnöki mesterképzési szak
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulensek

• 
  Dr. Horváth Csaba
  adjunktus, Áramlástan Tanszék
• 
  Tokaji Kristóf
  doktorandusz, Áramlástan Tanszék