Намаляване на шума от самолетите - с по един децибел на всяка стъпка

ТОМ КАСАУЪРС/Horizon Последна промяна на 26 февруари 2024 в 20:16 5632 0

Обещаващи нови разработки в самолетните технологии могат един ден да помогнат на много хора в Европа и на други места да се радват на по-добър нощен сън.

Кредит Rawpixel

Обещаващи нови разработки в самолетните технологии могат един ден да помогнат на много хора в Европа и на други места да се радват на по-добър нощен сън.

Обещаващи нови разработки в самолетните технологии могат един ден да помогнат на много хора в Европа и на други места да се радват на по-добър нощен сън.

В средата на декември 2023 г. демонстрация в Ирландия разкри колко силни са опасенията на обществото във връзка с шума, причиняван от търговските самолети. Протестиращите се събраха пред областната управа, където ръководството на летището в Дъблин провеждаше обсъждане на планираното му разширяване.

„Летище Дъблин е на грешен път!“ скандираха хората. 

Нетърпими времена

Подобни реакции са нещо обичайно в цяла Европа, тъй като летищата се стремят да разширяват дейността си, а живеещите под трасетата на полетите търсят спокойствие от звука на реактивните самолети, когато излитат и кацат. През септември летище Схипхол в Нидерландия наложи праг на полетите си поради опасения за шума, с което смути авиокомпаниите, тъй като нанесе удар по печалбите им.

Това напрежение между икономическите и обществените интереси накара изследователите да търсят начини самолетите да летят по-тихо. Главната движеща сила на усилията им бе предотвратяването на здравословни проблеми, тъй като в Европа всеки ден се извършват около 30 000 полета.

„Особено при излитане, но също и при кацане самолетите вдигат голям шум“, казва д-р Вернер Хазе, немски авиационен консултант и специалист по аеродинамика с докторат от Техническия университет в Берлин. „Изключително неприятно е, ако над дома ви прелети самолет, докато спите. Социалното значение на този вид шум е много голямо.“ 

Въпреки че през последните тридесет години отделни самолети станаха с около 75 % по-тихи и че шосейният транспорт причинява значително повече шум от авиацията, нарастването на въздушния трафик доведе до шумови смущения, които засягат голям брой хора.

В Европа 22 милиона души страдат от „хронично високо ниво на раздразнение“ като резултат от шума в околната среда, в това число от самолетите, според Европейската комисия, която посочва свързани с него болести, като сърдечносъдови заболявания, стрес и тинитус (шум в ушите). 

Тя заявява, че всяка година 12 000 преждевременни смъртни случая са предизвикани от продължителното излагане на шум в околната среда и че 12 500 деца на училищна възраст страдат от проблеми, свързани с ученето, които се дължат само на авиационния шум. 

След замърсяването на въздуха шумовото замърсяване е втората най-сериозна причина, свързана с околната среда, която води до здравословни проблеми според Световната здравна организация.

Чрез плана за действие за нулево замърсяване от 2021 г. Комисията има за цел да намали през това десетилетие с 30 % дела на хората, чието спокойствие хронично се нарушава от шума, предизвикван от транспортни средства. 

Предкрилки и задкрилки

Финансиран от ЕС проект, наречен INVENTOR, се стреми да направи кацанията, по-специално, по-малко обезпокоителни за живеещите около тях. Той се концентрира върху колесниците, задкрилките в задната част на крилата и предкрилките в предната им част.

Когато самолетът приближава летището, колесниците се спускат, а предкрилките и задкрилките се разгъват, за да увеличат подемната сила при ниска скорост, според д-р Ерик Маноха, ръководител на изследователския отдел за изчислителна аероакустика към френския център за аерокосмически изследвания ONERA. 

„Самолетът следва леко снижаване по определен стандартизиран маршрут“, казва той. „Това означава, че той прелита постоянно на ниска височина над домовете на една и съща група хора.“

Маноха ръководи проекта INVENTOR, който започва през май 2020 г. и продължава до края на октомври 2024 г.

Като събира заедно големите европейски производители на въздухоплавателни средства Airbus и Dassault и на системи за приземяване Safran Landing Systems, той се фокусира върху шума, който се излъчва от предкрилките, задкрилките и колесниците.

Макар че двигателите са главният източник на шум при излитане, понижаването на шума от задкрилките, предкрилките и колесниците може да доведе до сериозно цялостно подобряване на положението при подход и кацане, когато двигателите са по-малко шумни.

„Приблизително от 30 % до 50 % от шума, причиняван от въздухоплавателното средство в тези етапи на полета, произлиза от корпуса на самолета, не от двигателя“, казва Маноха.

Въздушните потоци

Екипът на INVENTOR изпитва, а и планира да предложи на авиационната промишленост редица конструктивни промени, за да намали нивата на децибелите.

Едно от тях е да се постави пасивна пореста конструкция пред колесниците така, че околният въздушен поток, взаимодействащ с конструкцията, да бъде променен, а шумът — заглушен. 

Друго предложение е инсталирането на активно устройство в колесниците, което да издухва въздух. Това ще създаде „въздушна завеса“ така, че шумът отново да се намали, като се отклони въздушният поток.

Колесниците също трябва да се вземат предвид, когато се опитваме да снижим шума от задкрилките, които се спускат при кацане и излитане, за да осигурят по-голяма подемна сила и челно съпротивление. 

„Аеродинамичната следа от колесниците въздейства върху задкрилките“, казва Маноха. „Това предизвиква шум.“

Екипът на проекта поставя порест материал върху задкрилката, за да намали шума, произвеждан от потока, който я заобикаля. Те също така разглеждат възможността за намаляване с помощта на порести материали на шума от предкрилките, както и от механичните устройства, използвани за тяхната работа.  

Спад на децибелите

По-тихите самолети ще се появят главно в резултат на кумулативния ефект от подобни конструктивни подобрения вместо от което и да е от тях поотделно.

Например последното поколение въздухоплавателни средства с един проход произвежда около 75—80 децибела шум по време на приземяване. 

„Целта ни е понижаване с един до три децибела за всеки елемент от корпуса“, казва Маноха. „Всяка стъпка носи напредък.“

При всички случаи живеещите в близост до европейските летища трябва да се въоръжат с търпение. Въпреки че някои технологии може да се добавят в съществуващите самолети, значително облекчение от звука на въздушния трафик може да се очаква само със следващото поколение пътнически самолети.

Двигателите

Друг финансиран от ЕС проект, който приключи наскоро и е ръководен от Хазе, възприема по-широк подход към предизвикателството като цяло. 

Наречен DJINN, проектът подобрява методите за симулиране, използвани от производителите, с които прогнозират колко шумни ще бъдат самолетите им. Той се изпълнява от юни 2020 до ноември 2023 г. и използва усъвършенствани цифрови методи и високопроизводителни изчислителни технологии, за да се предвидят флуидните потоци и да се подобри аеродинамичната и акустичната ефективност на самолета. 

Заключенията по този проект ще помогнат на производителите на самолети да експериментират с конструктивни варианти, за да намалят шума.

„Тези методи станаха по-точни от използваните днес от отрасъла за изчисляване на шума“, казва Хазе. „Това е нещо, което отрасълът очаква, тъй като се стреми да подобрява конструкциите си.“

За разлика от проекта INVENTOR, DJINN разглежда шума, генериран едновременно от двигателите и от корпуса, и включва като участници производители на самолетни двигатели като Ролс-Ройс и Safran Aircraft Engines.

Капаци на двигателите

Една от възможните конструктивни промени, проучвана от екипа на DJINN, е назъбена форма на изпускателния отвор на двигателя. В някои от изпитванията назъбени капаци на двигателите показаха намаление на шума от самолетните двигатели и вече присъстват в някои модели на Боинг. 

Засега Airbus се обявява против назъбените капаци на двигатели, като цитира липса на ползи за справяне с шума. 

Съществуват и други възможности за намаляване на шума, включително използването на порести задкрилки.

„Всички те имат своите предимства и недостатъци“, казва Хазе. „Въпросът кой е предпочитаният подход, остава отворен.“

При всички случаи, макар промените по самите самолети да не могат да се осъществят незабавно, Хазе и Маноха гледат оптимистично на перспективите за намаляване на шума предвид постигнатия напредък в изследванията. 

В този контекст въздушният транспорт има стимул да ускори промяната, тъй като летищата в Европа все повече въвеждат променливи такси за кацане и излитане в зависимост от нивата на шум на самолетите.

Тази практика отразява нарастващата загриженост за околната среда и протестите на обществеността, като тези в Ирландия през миналия декември. 

„Шумът от самолетите смущава живота на определени хора всеки изминал ден“, казва Маноха. „Новите технологии могат да ни помогнат да облекчим това бреме.“

Изследванията в тази статия са финансирани от програма „Хоризонт“ на ЕС. Възгледите на интервюираните лица не отразяват непременно позицията на Европейската комисия.

Повече информация

Тази статия е публикувана за пръв път в Horizon, списанието за изследвания и иновации на ЕС.

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !