ARM-flygen flögs med NASA:s Subsonic Research Aircraft Testbed G-III-flygplan, eller SCRAT, vid NASA:s Armstrong Flight Research Center i Kalifornien. NASA kombinerade tre teknologier, inklusive brusreducering av landningsställ, behandlingar av hålrum i landningsställ, och den Adaptive Compliant Trailing Edge flexibla vingklaffen, att demonstrera en minskning av buller från flygplansskrov med över 70 procent. Detta kan minska flygbuller för samhällen som bor nära flygplatser. Kredit:NASA/Ken Ulbrich
En serie flygtester från NASA har framgångsrikt visat teknik som uppnår en betydande minskning av det buller som genereras av flygplan och hörs av samhällen nära flygplatser.
Flygningarna med Acoustic Research Measurement (ARM), som avslutades i maj, vid NASA:s Armstrong Flight Research Center i Kalifornien, testad teknik för att hantera buller från flygplan, eller buller som alstras av icke-framdrivande delar av flygplanet, under landning. Flygningarna kombinerade framgångsrikt flera tekniker för att uppnå en mer än 70 procent minskning av buller från flygplan.
"Det största offentliga klagomålet som Federal Aviation Administration tar emot handlar om flygplansbuller, sa Mehdi Khorrami, en rymdforskare vid NASA:s Langley Research Center i Virginia, och huvudutredare för akustisk forskningsmätning. "NASA:s mål här var att reducera flygbuller avsevärt för att förbättra livskvaliteten för samhällen nära flygplatser. Vi är mycket övertygade om att vi med den testade tekniken avsevärt kan minska det totala flygbullret, och det kan verkligen göra många flyg mycket tystare."
NASA testade flera experimentella konstruktioner på olika flygskrovskomponenter i ett Gulfstream III forskningsflygplan på Armstrong, inklusive kåpor för landningsställ och hålrumsbehandlingar designade och utvecklade vid Langley, samt ACTE-vingklaffen (Adaptive Compliant Trailing Edge), som tidigare hade flygtestats för att studera aerodynamisk effektivitet. Flygplanet flög på en höjd av 350 fot, över en 185-sensors mikrofonuppsättning utplacerad på Rogers Dry Lake vid Edwards Air Force Base i Kalifornien.
Landing Gear Noise Reduction-teknikelementet behandlade buller från flygkroppen som orsakats av luftflödet som rörde sig förbi landningsstället vid inflygning. Det experimentella landningsstället som testats av NASA har kåpor som är porösa längs framsidan, vilket betyder att de består av många små hål som, till viss del, låt en del av luften strömma genom kåpan, samtidigt som det avleder en del av luftflödet runt landningsstället.
Medan porösa koncept för kåpor för landningsställ har studerats tidigare, NASA:s design baserades på omfattande datorsimuleringar för att producera den maximala mängden brusreducering utan påföljden att öka aerodynamisk luftmotstånd. Kaviteten i landningsstället behandlades med en serie chevrons nära dess framkant, och ett nät sträckt över öppningen för att ändra luftflödet, rikta in den mer med vingen. Kredit:NASA/Ken Ulbrich
Porösa koncept har studerats tidigare, men den unika designen som utvecklats av NASA är resultatet av mycket detaljerade datorsimuleringar som ledde NASAs ingenjörer till vad de tror är den idealiska designen för maximal brusreducering utan att öka det aerodynamiska motståndet.
Ett annat fokusområde var kaviteter i landningsställ, också en känd orsak till buller från flygplan. Dessa är de regioner där landningsstället utplaceras från huvuddelen av ett flygplan, lämnar vanligtvis ett stort hålrum där luftflödet kan dras in, skapar buller. NASA tillämpade två koncept på dessa sektioner, inklusive en serie chevrons placerade nära den främre delen av kaviteten med ett ljudabsorberande skum vid den bakre väggen, samt ett nät som sträckte sig tvärs över öppningen i håligheten för huvudlandningsstället. Detta förändrade luftflödet och minskade ljudet från interaktionerna mellan luften, hålrumsväggarna, och dess kanter.
För att minska ljudet från vingklaffarna, NASA använde en experimentell, flexibel klaff som tidigare flugits som en del av ACTE-projektet, som undersökte potentialen för flexibla, sömlösa klaffar för att öka aerodynamisk effektivitet. Till skillnad från konventionella vingklaffar som vanligtvis har mellanrum mellan klaffen och vingens huvudkropp, ACTE-fliken, byggd av FlexSys Inc. från Ann Arbor, Michigan, är en sömlös design som eliminerar dessa luckor.
En betydande minskning av flygbuller måste realiseras för att tillväxten av flygtransporter ska bibehålla sin nuvarande trend. Minskningen av buller från flygplan med hjälp av NASA-teknik är en viktig prestation i detta arbete, eftersom det kan leda till tystare flygplan, vilket kommer att gynna samhällen nära flygplatser och främja utökad flygplatsverksamhet.
"Denna bullerreducering från flygplan producerad av NASA-teknik är definitivt betydelsefull, och det bästa är att det direkt gynnar allmänheten, ", sade ARM-projektledaren Kevin Weinert. "Även om det finns uppenbara potentiella ekonomiska vinster för branschen, detta gynnar människorna som bor nära stora flygplatser, och måste hantera bullret från flygplan som kommer in för att landa. Detta kan avsevärt minska bullerpåverkan på dessa samhällen."
