Det är klyscha att beskriva något mycket bullrigt som "högre än en jetmotor". Men supersoniska jetmotorer, som de drivande krigare som flygs av den amerikanska militären, är så mycket starkare än vanliga jetmotorer att forskare har en speciell term för sitt ljud-"bredbandsstötar."

Nu, ett team av lärare och studenter från Institutionen för rymdteknik vid University of Kansas kommer att designa och testa innovativ teknik för att minska buller från supersoniska militära jetplan. Det amerikanska försvarsdepartementets strategiska miljöforsknings- och utvecklingsprogram (SERDP), DoD:s miljövetenskapliga och teknikprogram, stöder ett år, $ 200, 000 insatser på KU, med potential att utöka det stödet under de kommande åren.

"Detta projekt kommer att testa idéer för att minska jetbuller från supersoniska militära flygplan, "sade Z.J. Wang, Spahr professor i rymdteknik vid KU, som leder den nya insatsen. "Just nu, bullret är så högt att det påverkar hälsan hos personal som arbetar i närheten av flygplanet och människor som bor nära militärbasen. Detta är ett utmanande problem, och vi har föreslagit några nya idéer som har potential. "

Wangs KU -medarbetare på arbetet är Saeed Farokhi, Ray Taghavi, Huixuan Wu och Charlie Zheng - alla fakultetsmedlemmar på avdelningen för flygteknik.

Forskarna kommer att undersöka möjligheten att installera skovlar inuti jetmotorns utloppsmunstycke för att skapa "skjuvskiktvirvling" som främjar blandning av jetavgaser med omgivande luft, därigenom minska buller.

Laget, studera beräkningsvätskedynamik och beräknad aeroakustik via superdatorer och bedriva forskning om grundläggande flödesfysik jetbrus och akustiska mätningar vid KU-avdelningens Garrison Flight Research Center, kommer att sikta på en ambitiös minskning av jetbrus med tre decibel, som i själva verket bryter den akustiska kraften till hälften.

"Virvel är flödets rotationsrörelse, "Sa Wang." När supersonisk jetavgaser blåser ut ur flygplanets munstycke, det är normalt rakt ut - det skulle bli liten eller ingen virvel. Tanken här är att generera en strategisk rotationsrörelse vid utgången för att förbättra blandningen av jetstrålen med omgivande stillastående luft för att minska supersoniskt jetbrus. Det har gjorts många studier inom bullermjukning som visar att denna typ av blandning kan minska buller. "

Verkligen, blandning av jetutflöde med omgivande luft för att minska buller är ingen ny idé. Kommersiella jets har använt enheter på jetmunstycksläppar i flera år för att uppnå en liknande brusreducerande effekt. Men enligt Wang, tekniken som används på subsoniska jetplan är inte lika effektiv för den amerikanska militärens supersoniska krigare.

"Kommersiella flygplan har använt chevronmunstycket-en form av sågtand-för att minska buller, "sa han." För subsoniska flygplan, det konceptet har visat sig vara mycket effektivt, så det är nästan universellt i kommersiella flygplan nuförtiden. Men det konceptet är inte lika effektivt för supersoniska jetplan. Här försöker vi förbättra blandningen med strategisk produktion av rotationsflöde. Jag tror inte att någon har testat denna idé ännu i den här inställningen. Virvlingsgenereringsskovlar kommer att integreras inuti munstycksväggen för att generera önskad rotationsflöde. "

En designutmaning som KU -forskarna konfronterar är hur man strategiskt genererar tillräckligt med virvlar i supersoniska jetens utgångsflöde för att minska buller samtidigt som förlusten av jetens dragkraft minimeras.

"Virvelvingarna kommer oundvikligen att blockera flödet och producera drag något, så det kommer att bli en viss prestationsförlust när det gäller dragkraft, "Wang sa." Vår idé i strategisk virvelinjektion är att minimera denna förlust samtidigt som vi maximerar jetbrusreduceringen. "

Teamet kommer att undersöka möjligheten att bullerreducerande skovlar justeras till ett neutralt läge efter att en supersonisk jet har lyft, så jetmotorerna fungerar med en mycket liten kraftförlust när flygplanet är på marschhöjd.

"Skovlar kan justeras till rent axiellt läge, med nästan noll straff när det gäller dragkraft, "Sa Wang." Du får i princip hela kraften. "

Konceptet är baserat på tidigare undersökningar av medlemmar i teamet, Sa Wang.

"Professorerna Saeed Farokhi och Ray Taghavi publicerade flera verk om förbättrad blandning av virvlande jetstrålar med applicering på bränsle och luft för att maximera motorns förbränningseffektivitet med hjälp av virvel, "sa han." Det har bevisats experimentellt att det var effektivt. Så, när DoD efterlyste ett förslag och vi fem var intresserade, Vi hade några brainstorming -sessioner och noterade att mekanismen för chevrons bara var förbättrad blandning - så vi visste att inbäddad skjuvskiktvirvling kan ha potential för supersonisk jetbrusreducering. "

Bidraget kommer också att hjälpa till att utbilda en ny generation rymdingenjörer via experiment på KU:s flygforskningscenter och datormodellering vid två anläggningar - KU Center for Research Computing och National Center for Supercomputing Applications (där ett separat bidrag till Wang säkrade 200, 000 nodtimmars datortid på Blue Waters, en av världens största superdatorer).

"Vi anställer två doktorander, en masterstudent och en forskare, "Sa Wang." De eleverna kommer att göra experiment och beräkningar, nära samarbete med lärare. Detta projekt om avancerad teknik och innovativa koncept kommer att ge värdefulla erfarenheter för våra studenter som kan forma deras framtid. "