Actran 案例 | Airbus 優(yōu)化發(fā)動機(jī)聲襯，降低飛機(jī)噪聲

2016-10-26 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

空中客車通過進(jìn)行發(fā)動機(jī)聲學(xué)測試,并將結(jié)果與仿真結(jié)果對比,驗(yàn)證了Actran軟件的精確性。Actran是目前唯一能夠精確模擬發(fā)動機(jī)和短艙中主要聲學(xué)物理現(xiàn)象的仿真工具。

噪聲正在成為限制航空行業(yè)持續(xù)增長的一個主要障礙。越來越多的機(jī)場對飛機(jī)起飛或降落時(shí)不同階段的噪聲指標(biāo)限制提出了更高的要求?？罩锌蛙嚬菊νㄟ^采用各種方式降低飛機(jī)噪音水平,如改進(jìn)渦扇發(fā)動機(jī)短艙上的聲襯設(shè)計(jì)。空中客車基于MSC公司的Actran聲學(xué)仿真軟件開發(fā)了一整套發(fā)動機(jī)降噪仿真系統(tǒng),極大縮短了聲襯優(yōu)化設(shè)計(jì)的工程周期。

挑戰(zhàn)

飛機(jī)降噪的重要性

航空噪聲是在當(dāng)前世界進(jìn)一步擴(kuò)展和改進(jìn)空路交通系統(tǒng)的重大限制之一。交通航路的增容以及機(jī)場附近居民數(shù)量的增加正在加重航空噪聲對居住社區(qū)的沖擊。世界各地的機(jī)場已經(jīng)采取了各項(xiàng)措施應(yīng)對飛機(jī)噪聲問題。渦扇發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇噪聲,噴流噪聲均是飛機(jī)起飛階段最大的噪聲源?？諝鈱Χㄗ尤~片的沖擊是另一重要噪聲源。發(fā)動機(jī)短艙中鋪設(shè)的聲襯對控制風(fēng)扇噪聲起到?jīng)Q定性作用。聲襯的設(shè)計(jì)極富挑戰(zhàn),因?yàn)槁曇r需要面對大量且對立的設(shè)計(jì)要求。

解決方案
改進(jìn)聲襯設(shè)計(jì)
最早的聲襯設(shè)計(jì)方式基于靜態(tài)發(fā)動機(jī)測試。此種方式成本相當(dāng)昂貴,而且對設(shè)計(jì)的評價(jià)無法在發(fā)動機(jī)原型機(jī)成型前進(jìn)行。為解決這一問題,空中客車的工程師們采用了解析分析工具來預(yù)測噪聲水平,但是解析解只適用于相當(dāng)簡化的幾何形狀,因而其效用在模擬真實(shí)短艙問題上大打折扣?？罩锌蛙囬L期以來一直在尋找噪聲模擬的精確方法。聲學(xué)團(tuán)隊(duì)Suratteau表示:“我們目前使用Actran進(jìn)行發(fā)動機(jī)短艙進(jìn)氣和排氣的聲襯設(shè)計(jì),駕駛艙及乘客艙的艙室噪聲設(shè)計(jì),環(huán)控系統(tǒng)噪聲設(shè)計(jì),螺旋槳及對轉(zhuǎn)螺旋槳噪聲研究?？罩锌蛙囃ㄟ^比較仿真結(jié)果和發(fā)動機(jī)實(shí)測結(jié)果,驗(yàn)證了Actran的精確性。Actran是目前唯一能夠精確模擬發(fā)動機(jī)和短艙中主要聲學(xué)物理現(xiàn)象的仿真工具?！甭曇r組裝時(shí)會出現(xiàn)聲襯面間斷。Actran配合其他數(shù)值工具可以分析出聲襯間隔對風(fēng)扇前傳聲的重要影響,而此影響同樣被實(shí)驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)。仿真使計(jì)算各種發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件下的輻射聲場以及預(yù)測適航條件下的噪聲成為可能。通過數(shù)值仿真進(jìn)行無間斷概念聲襯的設(shè)計(jì)使大幅度降噪成為可能。

結(jié)果與收益
避免成品改型設(shè)計(jì)的高成本
為了將Actran交付給并非數(shù)值仿真專家的聲學(xué)工程師使用,空中客車專門開發(fā)了一套集成 Actran 軟件的仿真流程。此套流程稱作“針對短艙進(jìn)口及出口的自動聲襯優(yōu)化鏈(ANaNax)”。Suratteau表示“ANaNax是我們目前在空中客車的標(biāo)準(zhǔn)短艙設(shè)計(jì)平臺。Actran幫助空客設(shè)計(jì)并交付最好的聲學(xué)解決方案,且利于飛機(jī)輕量化,給運(yùn)行空客飛機(jī)的航空公司帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)利益。Actran同時(shí)幫助空客降低產(chǎn)品開發(fā)成本,避免產(chǎn)品成型之后的設(shè)計(jì)再變更成本?！痹谧C明了Actran在短艙聲襯設(shè)計(jì)的價(jià)值后,空客目前正在將 Actran 的應(yīng)用領(lǐng)域推廣到附加能源單元(APU)噪聲,停機(jī)坪噪聲,對轉(zhuǎn)開式槳葉發(fā)動機(jī)(CROR)的噪聲研究上。

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