 Шумность индивидуального самолета при взлете и посадке описывается его эффективным уровнем воспринимаемого шума. Они измеряется, когда самолет проходит обслуживание, и используется для отслеживания улучшений в шуме между последующими поколениями самолетов.
С момента введения современных турбореактивных двигателей излучаемая акустическая энергия сократилась примерно в два раза за десятилетие. Это замечательное техническое достижение - мощности звука, генерируемого реактивными авиационными двигателями, снизилась на 95% с момента их первого появления.
Тем не менее, за тот же период возник взрывной рост количества рейсов и пассажиров в геометрической прогрессии возросло. Так что вопрос заключается не в том, будут ли самолеты тише, а в том, будут ли они летать достаточно быстро, чтобы компенсировать тот факт, что в мире их теперь стало так много.
Ответ также зависит от того, насколько быстро более старые и шумные самолеты будут списаны со службы. В Великобритании чистый эффект был положительным - самолеты становятся тише до такой степени, которая перевесила увеличение трафика в аэропортах. Ожидается, что эта тенденция будет продолжаться.
Авиационный шум порождается турбулентными течениями воздуха над поверхностями и вокруг них. Это включает в себя воздух, входящий и выходящий из двигателя, и воздух, обтекающий самолет - фюзеляж, крылья и другие аэродинамические поверхности, такие как закрылки, рейки и шасси.
Что же привело к продолжающемуся сокращению авиационного шума с 1970 года? Крупнейшим фактором снижения авиационного шума был шаг в сторону более высоких степеней двухконтурностей - изначально востребованных для большей эффективности двигателя, которые, к счастью, также генерируют низкий уровень шума.
Степень двухконтурности является долей воздуха, который поступает в отверстие двигателя, но обходит турбореактивный двигатель и выходит на низкой скорости, по сравнению с горячей, высокоскоростной струей, поступающей из ядра двигателя.
Это соотношение со временем возросло - весь воздух, входящий в турбореактивные двигатели самых ранних авиалайнеров, проходил через двигатель. В турбореактивных двухконтурных конструкциях 1960-х и начала 1970-х года этот показатель снизился примерно до трети, в то время как двигатели, питающие большие современные самолет сегодня, такие как Airbus A380, Boeing 787 и Airbus A350, привлекают лишь десятую часть воздуха в ядро двигателя. Эти двигатели имеют большие, более медленно вращающиеся вентиляторы с меньшим количеством лопастей – и все эти особенности, снижают профиль шума самолета.
Этот процесс все еще имеет некоторые пути для развития. ТРДД в небольших самолетах имеют более низкие степени двухконтурности, чем те, что в больших, широкофюзеляжных самолетах, но развитие новых двигателей уже ведется для семейства Airbus A320 и Boeing 737, и новых самолетов, таких как Bombardier CSeries и Mitsubishi MRJ. Такие узкофюзеляжные самолеты составляют 70% от торгового флота, так что это будет иметь огромное влияние на уровень шума по мере того, как они будут выходит на смену старым самолетам.
Лучшие двигатели для более крупных воздушных судов также начинают появляться, и основаны на той же турбореактивной технологии. Использование коробки передач для отсоединения вентилятора и турбины низкого давления повысит производительность и снизит уровень шума. Лидером на рынке является турбореактивный двигатель Pratt and Whitney PW1000G, разработанный в течение последнего десятилетия, и его ввод, как ожидается, приведет к более крупным, более тихим и более экономичным двигателям с обходными соотношениями, приближающимися к 15:1.
Другие методы включают в себя двигатели акустических корпусов на внутренних стенках впускного и обходного канала, которые поглощают акустическую энергию, и улучшенную конструкцию аэродинамического вентилятора и выпускных лопастей. Это стало возможным благодаря мощности современных компьютеров для точного моделирования динамики воздушных потоков - имеются просторы для дальнейших достижений в этой области.
Снижение шума планера является более сложным. Использование закрылков и предкрылков и развертывание в шасси при снижении на посадку необходимо, чтобы замедлить самолет при сохранении тяги, но все они создают дополнительный шум. Трудно иметь один без другого. Пожалуй, наиболее эффективное средство будет поступать из новых, усовершенствованных конструкций аэродинамических летательных аппаратов, которые могут обеспечить более высокую производительность на низкой скорости, не жертвуя эффективностью использования топлива.
В долгосрочной перспективе, после 2050 года, совершенно новые геометрии самолетов, которые используют смешанные конструкции крыла, и даже самолетов, который меняют форму, могут потенциально привести к значительному сокращению шума, повышению эффективности и улучшению окружающей среды.
|
