當(dāng)飛機(jī)停靠在遠(yuǎn)機(jī)位,我們需要乘坐擺渡車登機(jī)時(shí),機(jī)翼下那個(gè)碩大的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)總是會(huì)引起我們的注意,那么你有沒有想過這樣一個(gè)問題,這么大的發(fā)動(dòng)機(jī),所產(chǎn)生的噪音卻與它的個(gè)頭并不匹配,這是為什么呢?
其實(shí),噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音原本是配得上它的個(gè)頭的,只是隨著低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)被高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)所取代,噪音才降了下來。想要知道噪音是怎么被降下來的,就先要知道原本的噪音是怎么產(chǎn)生的。在低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部,壓氣機(jī)定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)對(duì)內(nèi)部流動(dòng)的空氣制造壓力波。
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什么是壓力波呢?壓力波就是聲波,也就是噪音本身。
為什么低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的壓力波如此巨大呢?這是因?yàn)橄胍尠l(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大的效率,就必須要控制好空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的方向和角度,為了實(shí)現(xiàn)這一目的,低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的第一級(jí)壓氣機(jī)前面安裝有一個(gè)特定角度的固定葉片,名為“入口導(dǎo)向葉片”。空氣通過入口導(dǎo)向葉片進(jìn)入到壓氣機(jī)中之中,轉(zhuǎn)子葉片就能實(shí)現(xiàn)最佳攻角,從而達(dá)到最大效率。
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但這同時(shí)也帶來了一個(gè)問題。
原本平滑的空氣通過入口導(dǎo)向葉片之后會(huì)被撕碎,在經(jīng)過壓氣機(jī)之后形成巨大的脈沖波,而脈沖波甚至上也是一種壓力波,巨大的脈沖波的另一個(gè)叫法就是巨大的噪音。這還只是低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)噪音的一個(gè)來源,除此之外還有另一個(gè)來源,它就是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣。空氣從前方進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī),在經(jīng)過了壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪機(jī)之后,原本寒冷的空氣會(huì)變得非常熾熱,溫度大概在400℃左右。
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當(dāng)這些高溫氣體被以極高的速度從發(fā)動(dòng)機(jī)的尾部噴出之后,會(huì)與周圍的冷空氣遭遇。
溫度的本質(zhì)就是微觀粒子的運(yùn)動(dòng)速度,高溫空氣分子的運(yùn)動(dòng)速度快,而低溫空氣分子的運(yùn)動(dòng)速度慢,兩種空氣相遇之后,分子間會(huì)發(fā)生劇烈的碰撞,這種碰撞就造成了對(duì)氣流的剪切作用,于是壓力波又產(chǎn)生了。可不要小看這股由氣流剪切作用所產(chǎn)生的噪音,它可是非常巨大的,甚至比發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的噪音還要大。在高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)還沒有出現(xiàn)之前,為了消除這股噪音,一些飛機(jī)生產(chǎn)商曾經(jīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)的尾部加裝過消音器。
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為什么高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)之后,噪音一下就降下去了呢?
高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)與低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)一樣,前面同樣存在著一個(gè)特定角度的固定葉片,也就是前面提到的入口導(dǎo)向葉片,但在這個(gè)入口導(dǎo)向葉片的前面,還裝有一個(gè)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的大葉片,正是因?yàn)橛辛诉@個(gè)葉片的存在,進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流動(dòng)方式發(fā)生了巨大的改變,既能夠保證效率,又不會(huì)產(chǎn)生過大的脈沖波,噪音自然就低了。
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另一方面,高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)前面的大風(fēng)扇還有另一個(gè)作用。
進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣并不會(huì)全都進(jìn)入核心加熱,這個(gè)大風(fēng)扇可以讓那些沒有經(jīng)過核心加熱的空氣從旁路通過,之后這些從旁路通過的低溫空氣會(huì)與從中心通過的高溫空氣混合,然后再一起噴出。這樣一來,最終噴出的氣體溫度就大大降低了,于是因?yàn)闅饬骷羟凶饔枚a(chǎn)生的排氣噪音也就自然下降了。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部和外部的噪音都大幅下降,所以高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)就比低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)安靜多了。
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