布里斯託大學（University of Bristol）的研究人員透過實驗揭示了為什麼未來的航空發動機能夠產生更小噪音。這項發表在《流體力學期刊》上的研究首次揭示了這些引擎（技術上稱為邊界層攝入（BLI）管道式風扇）是如何產生和傳播噪音的。 BLI 風扇類似於現代飛機上的大型發動機，但部分嵌入飛機主體，而不是機翼下。由於風扇從機身前部和表面吸入空氣，因此風扇在推動飛機飛行時不必那麼費力，從而減少了燃料消耗。

布里斯託大學航空聲學風洞設施內的邊界層攝取（BLI）管道風扇試驗台。資料來源：Feroz Ahmed

嵌入式引擎或邊界層攝入（BLI）管道風扇中的複雜噪音源圖示。資料來源：Feroz Ahmed

這項研究由布里斯託大學土木、航空航天和設計工程學院的Feroz Ahmed 領導，由Mahdi Azarpeyvand 教授指導，利用了該大學的國家航空聲學風洞設施。他們能夠辨識出源自管道、旋轉風扇和流過彎曲機身表面的空氣的不同噪音源。

他們發現，噪音模式的變化取決於風扇產生的推力大小。當風扇產生大推力時，他們觀察到的噪音模式與沒有風道的風扇類似。但當風扇產生的推力較小時，噪音模式就會發生變化，因為風道本身會產生更多的噪音。

航空噪音

艾哈邁德博士說：”我們的研究透過揭示這些配置所產生的噪音背後的物理學原理，解決了噪音這一亟待解決的問題，噪音是獲得認證的主要障礙。透過了解BLI 管道風扇的噪音機理，我們希望能夠為未來飛機概念中更安靜的機身整合推進系統制定工業準則，從大型傳統飛機到小型電動垂直起降飛機（稱為eVTOL）。

貝爾X-22A、Embraer X、空中巴士E-fan、Lilium Jet、Green Jet 和Hybrid Air Vehicle 等專案在為下一代飛機開發這些系統方面處於領先地位。由於高功率馬達的進步，這些系統正變得越來越受歡迎。

艾哈邁德博士說：”但是，嵌入式管道風扇有一個缺陷–它們的噪音和靜音效果仍然是個謎，尤其是當它們從彎曲的機身表面周圍吸收氣流時。”

安裝在彎曲表面旁的電動管道風扇。圖片來源：Feroz Ahmed

“先前對BLI 配置的研究主要集中在無風道的風扇上，邊界層在平坦的機身表面形成。然而，對於在彎曲機身表面周圍吸入空氣的有管道風扇，還存在知識空白，如ONERA NOVA、NASA/MITAurora D8 和Airbus Nautilus 等專案。

研究人員設計了一個BLI 試驗台，其特點是在彎曲的牆壁旁安裝了一個電動管道風扇，複製了在ONERA NOVA 飛機概念等設計中看到的嵌入式發動機的設置。他們從試驗台架上收集不同類型的數據，包括測量風扇的推力輸出和產生的噪音量。透過剖析各種噪音源之間複雜的相互作用機制，這個框架幫助揭示了噪音來源的基本物理原理，以及風扇在不同推力水平下工作時噪音是如何變化的。

結論和潛在影響

艾哈邁德博士總結道：”隨著人們對愉悅的飛行體驗和最小的環境影響的需求日益增長，需要更安靜的飛機。這項研究在製定減少航空領域噪音排放的戰略方面具有潛在的應用值。和進一步探索。了重要啟示”。

編譯來源：ScitechDaily