Hacer planos tienen que ser ruidoso?

Question

Tiendo a pensar que el ruido como una indeseable pérdida de energía debido a que el generador no fue diseñado para ese propósito. Pero eso no quiere decir esto que los residuos pueden ser evitados.

Lo que me pregunto cuánto de este ruido es debido a defectos de diseño y cuánto de ella es simplemente imposible para deshacerse de sin reducir el avión de rendimiento (velocidad) en total.

Es decir, 1. es posible hacer que un objeto volar a baja altitud, digamos de 1 kilómetro, y aún a alta velocidad (digamos de 700 km / h), sin producir ningún sonido hearable a nivel del suelo, y 2. Tendría que conllevar necesariamente la reducción del sonido de las técnicas que aumentan el gasto de energía?

Esta es una pregunta teórica que no requieren de la tecnología para preexisten pero todavía no debe violar cualquier ley de la naturaleza.

Definiciones: el objeto volador, cualquiera que sea su forma y método de propulsión debe ser capaz de llevar a los pasajeros, así por ejemplo, no puede ser plana como una tortilla.

Answer 1

Para responder a tu pregunta con precisión, aunque teóricamente es posible, lo más probable es que está muy lejos de ser prácticamente posible.

1. Volar sin (mucho) el ruido que se necesita para asegurar un flujo laminar de aire alrededor de su avión Y alrededor de los tubos de escape de los motores.
2. Mientras que en el flujo laminar alrededor del cuerpo es actualmente un poco logrado de 700km/h y ~10 km de altitud, definitivamente no será laminar a 1 km de altitud debido a la mucho mayor presión de aire. Lo más probable es que se requiere de éter para reducir considerablemente la velocidad en 1 km o hacer cuerpo mucho más "delgado" (lo que aumentará de peso y probablemente arrastre).
3. Laminar el flujo de gases de escape del motor es mucho más importante desafío. Usted tendrá que hacer sus motores mucho más grandes en el área de la sección transversal, comparable o superior a la aeronave cuerpo de sección transversal - que aumentará considerablemente su peso. Esto le permitirá hacer que los gases de escape del motor a ser mucho más lento y más suave. Actualmente parece que no es laminar de escape desde el motor a esta velocidad es ni remotamente posible.
4. Características tales como el tiburón-formas de dientes de escape del motor (como General Electric GEnx) ayudar un poco, pero es insignificante en la escala que usted pida.
5. Cancelación activa de ruido es teóricamente posible, pero requeriría una energía comparable a la total de la potencia del motor (tal vez alrededor de un 10%). Los actuadores de cancelación de ruido activo con esta amplitud en la actualidad no existen.

Usted puede ver que el motor de Jet de los diseñadores de ir con enfoque #3 : cada nueva generación de motores de reacción es cada vez más grande y más grande para el mismo empuje. #4 es barato de mejora.

Answer 2

Este tema pertenece entre los más estudiados en una rama de la acústica se llama la aeroacústica y la pregunta es muy compleja. Hay un montón de literatura, pero si usted está bien con algunos de matemáticas, esta fuente proporciona un buen comienzo.

En primer lugar, permítanme abordar su noción acerca de las pérdidas de energía debido a la emisión de ruido. Normalmente, el sonido tiene una energía muy bajo en comparación con los motores de los aviones de la maquinaria así la potencia emitida en sí no es un gran problema. Por otro lado, las razones para el sonido de la radiación puede ser un problema a ser al menos optimizado si no se resuelve.

Hay muchas fórmulas para el aeroacoustic ecuaciones de onda y el problema es que (aunque correcto) no son muy intuitiva. Yo creo que lo más ilustrativo es el bajo número de Mach de la formulación de la entalpía de estancamiento $B$

$$ \cuadrada de B = \nabla \cdot(\boldsymbol{\omega} \ \times \ \mathbf{u} ) $$

donde $\mathbf{u}$ es la velocidad del flujo y la $\boldsymbol{\omega} = \nabla \ \times \mathbf{u}$. Por lo tanto, usted necesita para reducir la vorticidad $\boldsymbol{\omega}$ y/o volar con minúscula velocidades, que no es generalmente una buena idea. Así, en un esbozo este es el problema que debe ser resuelto, generalmente, a un costo de algunos de los trade-offs.

Para concluir

• No es posible construir un avión que estrictamente no produce sonido (aunque sería un planeador)
• Por lo general, el comercio de la velocidad, el ruido, el ascensor y la eficiencia de combustible. Los ingenieros sólo puede realizar para obtener "mejores precios" (y lo hacen).