Flygplanstoaletter är högljudda. För vissa, de är direkt skrämmande. Men haka upp, frekventa flygare, eftersom en grupp Brigham Young University-fysiker har kommit på hur man kan göra dem tystare.

Efter två år av försök och fel, tre akademiska publikationer och tusentals spolningar, BYU-forskarna har uppfunnit en vakuumassisterad toalett som är ungefär hälften så hög som den vanliga flygplanskommoden.

"Folk har sagt till oss att de inte vill att deras barn ska vara rädda för att använda badrummet på ett flyg, " sa ledande forskare Kent Gee, BYU professor i fysik. "Så, vi har använt bra fysik för att lösa problemet."

Det har varit ett riktigt svårt problem att lösa, med tanke på att industrin inte har kunnat förbättra vakuumassisterade toaletter under de senaste 25 åren. Det beror på att att få flygplanstoaletter att spola med väldigt lite vatten kräver ett partiellt vakuum, som vid 38, 000 fot, drar luft med nästan halva ljudets hastighet. (Enligt forskning gjord i Gee och Scott Sommerfeldts labb, en luft-vattenblandning i vakuumassisterade toaletter färdas mer än 300 miles per timme.) När saker rör sig med den hastigheten, varje störning av flödet – som böjningen av ett rör eller en ventil – genererar betydande ljud.

Och nu när nyare flygplan kommer med mycket tystare interiörer, toalettspolningar ekar mycket mer i hela kabinen. Det kan ge mycket ojämn sömn på ett flyg med röda ögon på ett plan som Airbus A380 som kan ha så många som 20 toaletter.

"Flygbolag har alltid haft standarder för toalettbuller, men de har aldrig träffat dem och det har aldrig varit mycket press att göra det, ", sa Sommerfeldt. "Nu med de minskade ljudnivåerna i kabinen, ljudet av toalettspolningen är mer märkbart och kunderna trycker tillbaka."

För att lösa problemet, BYU -teamet fokuserade på tre ventilförhållanden under spolningscykeln:den initiala ljudnivåstoppen i samband med spolventilöppningen, en mellanliggande ljudnivåplatå associerad med att ventilen är helt öppen och den slutliga bullernivåtoppen associerad med att spolventilen stängs. Forskarna lade till ytterligare rörledningar för att öka avståndet mellan toalettskålen och spolventilen och gjorde rörfästet vid skålen mer av en gradvis böjning i motsats till en skarp 90-graders vinkel. Tester av den nya utrustningen visar att aeroakustiskt genererat ljud sjunkit upp till 16 decibel under spolventilens öppning och cirka 5 till 10 decibel när ventilen är helt öppen.

"Det är en fantastisk blandning mellan fysik och teknik, sa doktorand Michael Rose, huvudförfattare på lagets senaste vakuumassisterade tekniska publikation i Handlingar av möten om akustik . "Toaletten är mycket tystare och nu tror inte barnen att de kommer att sugas ut." Tillsammans med Scott Thomson, professor i maskinteknik, forskarna har redan lämnat in tre patent på den nya toaletten och arbetar nu med en industripartner för att få ut den på marknaden. En del av lockelsen med BYU-uppfinningen är att den fungerar med befintliga flygplanstoaletter - bara armbågen behöver tas bort under en eftermontering, medan ventilen och skålen stannar där de är.

Den vakuumassisterade tekniken kan också användas för toaletter på kryssningsfartyg och tåg och till och med i några nya gröna byggnadsprojekt där bostäder tittar på fler och fler sätt att minska vattenanvändningen.

"Vid slutet av dagen, det här handlar om att använda vetenskap för att förbättra en användarupplevelse, " Gee sa. "Det är en viktig del av att göra flygningar bekvämare för kunderna."