Instrumentacja
Do pomiarów przepływu powietrza i dźwięku używa się w Centrum NASA Glenn specjalistycznego osprzętu, w tym velocimetrii obrazowej cząstek (PIV), anemometrii na gorące druty, spektroskopii Ramana oraz mikrofonów w konfiguracjach fazowanych lub obracających się grzebieni mikrofonowych. Dane z eksperymentów w NASA Glenn Research Center wspomagają środowisko badań hałasu lotniczego, służące weryfikacji teorii i narzędzi do prognozowania hałasu.
Jeśli z silnika turbofan dobiega niepożądany ton, eksperci mogą rekomendować nowoczesną osłonę (liner) albo specjalnie dopasowany aktywny system tłumienia hałasu, aby go zredukować.
Aby uzyskać takie informacje, kluczowa jest charakterystyka modalna tonu. Takie dane nie dają się łatwo zmierzyć tradycyjnym mikrofonem, więc w latach 90. inżynierowie z NASA Glenn opracowali metody oparte na obrotowych mikrofonach.
Takie obrotowe grzebienie mikrofonowe były wykorzystywane w szerokim zakresie badań prowadzonych przez NASA Glenn, od koncepcyjnych testów o niskim przepływie na Zaawansowanym Stanowisku Kontroli Hałasu Wentylatora po testy naziemne pełnowymiarowego silnika turbofan, w tunelach wiatrowych o ograniczonym hałasie (9- do 15-stopowych).
W układach z mikrofonami fazowanymi rozmieszcza się je w konfiguracjach 1D, 2D lub 3D; po odpowiedniej obróbce pomiarów dźwięku możliwe staje się zlokalizowanie źródeł hałasu.
Wśród dostępnych rozwiązań znajduje się system Array48, szeroko używany do identyfikowania źródeł hałasu w przepływach odrzutowych na modelowych instalacjach, w wentylatorach z otwartym wirnikiem i przeciwnie biegnących obrotach, a także w pełnowymiarowych silnikach wojskowych, takich jak F404. Dzięki finansowaniu NASA opracowano sposób wykorzystania mikrofonów osadzonych w przewodzie wlotowym napędu do lokalizacji źródeł hałasu na obracających się łopatkach.
Wiadomo również, że demony tonowe mogą wynikać z okresowych zaburzeń, na przykład gdy ślad po łopacie wirnika oddziałuje z kolejną łopatą statora. Hałas szerokopasmowy pojawia się, gdy silnik zasysa turbulentne powietrze. Dlatego konieczne jest rejestrowanie szczegółowych pomiarów prędkości przepływu w testowanym napędzie, aby móc precyzyjnie zlokalizować źródła hałasu i ograniczyć ich wpływ. Do tego celu używa się specjalistycznego sprzętu, takiego jak sondy na gorące druty i Laser-Doppler Velocimeters (LDV), by mierzyć prędkość powietrza na wlocie, wylocie oraz w strefie między rotorem a statorem. Wykresy prędkości pomagają zwizualizować zaburzenia wywołane przez rotor. Dane z czujników hot-wire i LDV są powszechnie wykorzystywane do walidacji obliczeń służących do oceny hałasu turbofanów.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł!
