Domanda:
Un postbruciatore è più rumoroso dello stesso motore a reazione senza di esso?
Volker Siegel
2019-11-25 03:10:44 UTC
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Direi che un postbruciatore aumenta il rumore perché è più vicino allo scarico. Ma certamente causa così tanti cambiamenti nel flusso di scarico che potrebbe essere anche meno rumoroso. Può anche dipendere dalla forma dell'ugello.

Che un postcombustore aumenti il ​​volume spaziale dei gas di scarico non significa necessariamente che anche il volume del suono aumenti, perché dipende fortemente dal livello di turbolenza.

L'attivazione di un postbruciatore rende più rumoroso un motore a reazione? E perché?

Tieni presente che i jet militari con postcombustore sono già incredibilmente rumorosi. Non sono LEAP-X.
Sei risposte:
#1
+29
Hobbes
2019-11-25 15:26:16 UTC
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Questo PDF indica un aumento di ~ 10 dB per un F-8K nel postbruciatore rispetto allo stesso aereo con spinta a secco al 100%.

Questo PDF indica incrementi minori:

  • +5 dB per un F-15
  • +4 dB per F -22 e F-35
Vale la pena notare che il decibel è una misura logaritmica e che l'udito umano ha una risposta più o meno logaritmica. Quindi, un aumento di 3dB indica un suono di intensità doppia (cioè l'energia effettiva nel suono), mentre un aumento di 10dB suonerà "due volte più forte" per l'orecchio umano.
@anaximander sì - e anche che la reattività dell'orecchio umano varia con la frequenza. Quindi, secondo la risposta di Michael Hall, è possibile che un volume più alto suoni semplicemente "diverso" al variare del tono / frequenza.
@anaximander Sì, l'udito è logaritmico. Possiamo sentire i suoni su una vasta gamma di intensità. Ciò che è interessante è che stiamo parlando di motori a reazione che sono così rumorosi da essere al di fuori di tale intervallo come altrimenti sperimentato. Mi aspetto, in qualche modo, che ascoltare due motori diversi vicini non possa differire per quanto sono rumorosi perché il senso dell'udito umano va in saturazione, al massimo volume percepito. Forse è allora che l'orecchio viene distrutto meccanicamente. Una differenza può essere sempre percepita dagli effetti meccanici, ovviamente.
#2
+24
Michael Hall
2019-11-25 04:02:11 UTC
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Sono passati circa 20 anni da quando sono stato su un mazzo carrier, ma ricordo che non è stato un aumento così drammatico come potresti pensare. Potrebbe essere diventato un po 'più forte, ma quello che ricordo di più è che il tono è cambiato. Il suono era più "pieno" quando il postbruciatore era attivato. Mi rendo conto che questa è una risposta piuttosto soggettiva.

Non è soggettivo e interessante! Non avevo previsto che potesse essere diverso con lo stesso volume. Significa che è più forte ad alcune frequenze e più basso in altre. Quindi la differenza di volume dipende dal metodo di misurazione.
su un ponte portante, tutti indossano un casco che fornisce una riduzione del rumore, ma questa riduzione dipende dalla frequenza. Questo avrà influenzato la tua esperienza.
@Hobbes Di solito i tappi per le orecchie * più * il casco. La combinazione fornisce un'attenuazione di circa 40-50 dB da 100-2000 Hz e un'attenuazione di circa 60-65 dB oltre i 2500 Hz circa. Questo certamente distorce la percezione del suono. [Questo articolo] (https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19930088381.pdf) ha studiato l'F-22 e ha riscontrato un aumento di circa 5dB nella pressione sonora con riscaldamento attivo. Sospetto che l'F-22 sia probabilmente più silenzioso degli aeromobili di vecchia generazione - sicuramente durante gli airshow ho spesso notato che il postbruciatore è notevolmente più rumoroso della spinta mil - specialmente quando si affronta la fine degli affari.
Vale la pena ricordare che mentre la protezione cambia l'esperienza, così diventerebbe sordo.
@J ... Il tuo commento potrebbe essere una risposta. Fornisce una risposta chiara (sì, da 5dB per l'F22) con link per supportarlo e per ulteriori letture.
@VolkerSiegel Nitpick: Questa è la definizione da manuale di soggettivo.
@JollyJoker Penso che soggettivo si riferisca a un soggetto umano, significa che dipende dall'osservatore. Ma dipende anche dal metodo di misurazione. E per ogni metodo di misurazione, è ben definito e obiettivo.
Sono d'accordo con entrambi i commenti. Sì, l'accensione del fornello era più forte. In piedi vicino a un volo di F-16 quando hanno acceso i bruciatori per il decollo, hai notato non solo il livello di rumore ma anche il cambiamento di carattere; un suono più profondo e pieno e hai sentito le vibrazioni attraverso i tuoi stivali. Essere all'interno di una "casa del silenzio" con uno era rumoroso ma quando il fornello si accendeva, il livello di rumore era da far venire la nausea. Anche con la doppia protezione dell'udito menzionata da J.
#3
+14
John K
2019-11-25 04:36:54 UTC
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Direi decisamente di sì, a causa di tutta l'energia extra aggiunta al flusso di scarico ed è ovvio per chiunque abbia assistito a un numero sufficiente di airshow militari. Guarda un F-16 partire con il riscaldamento acceso, quindi ridurre la spinta alla potenza militare (spinta massima con riscaldamento spento) durante la salita, e sembra quasi che il motore si sia spento.

Il flusso in uscita dall'ugello può essere leggermente superiore a Mach alla potenza militare, ma sarà ben superiore a Mach 2 con il riscaldamento attivo. L'ugello cambia forma con il postcombustore per gestire tutta l'energia e la pressione extra, da un condotto convergente dritto a un condotto convergente / divergente, come una campana di scarico di un razzo.

Anche se non copre il problema del rumore, questo video spiega perché l'ugello deve cambiare forma per controllare il flusso di massa attraverso il motore a causa di tutta l'energia termica aggiunta (avvertimento matematico a coloro che sono messi in uno stato catatonico da formule arcane). Il suono extra che ne risulta è un dato di fatto.

Vivevo vicino a Farnborough, in effetti sotto la traiettoria di volo. Ho sempre avuto un buon spettacolo e posso sicuramente confermare che è significativamente più rumoroso.
#4
+10
0scar
2019-11-26 12:42:43 UTC
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Per spiegare se il postbruciatore rende il motore più rumoroso, devi capire cosa fa il postbruciatore. Nel postcombustore, i gas di scarico vengono riscaldati iniettando carburante nel condotto del postcombustore. L'ossigeno sinistro viene utilizzato per bruciare il carburante, il che si traduce in un aumento del flusso di gas di scarico. Notare che il motore stesso non si avvia più velocemente: questo viene fatto aprendo l'ugello di scarico; senza aprire l'ugello, la pressione sarebbe troppo alta e la ventola andrebbe in stallo.

I gas in eccesso che escono dal motore producono un getto a velocità maggiore; più massa e più velocità produrranno più spinta, che è lo scopo della postcombustione del carburante. Se guardi la modellazione del rumore del getto, scoprirai che la formula per calcolare il rumore del getto include la velocità di scarico (alla potenza di 8), quindi aumenterà anche il flusso di carburante e aumenterà la velocità la produzione di rumore.

Il modello di riferimento è stato implementato nel nostro programma di simulazione di turbine a gas e verificato rispetto alle misurazioni del rumore di un aereo da caccia per scoprire che questo modello è perfettamente d'accordo con le misurazioni.

Bel primo post! Benvenuto in Aviation.SE, spero che tu rimanga nei paraggi.
#5
+1
Justin
2019-11-26 02:46:18 UTC
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Dal punto di vista energetico, il motore produce calore, spinta e, in modo meno significativo, suono. Ignora il postbruciatore per un secondo e considera solo l'accelerazione, che si tratti di un jet o della tua auto. Il motore diventa più rumoroso. Non è una legge della fisica, è proprio quello che succede. Non c'è alcun motivo teorico per cui l'energia di scarto extra non possa andare al 101% in calore e al -1% in suono (pensa alle cuffie con cancellazione del rumore) o in suoni a frequenze non udibili dall'orecchio umano. Ma i motori a combustione pratici diventano più rumorosi (sia nell'insieme che all'orecchio umano) man mano che consumano carburante più velocemente.

Saresti sorpreso se l'accelerazione rendesse il tuo motore più silenzioso.

Lo stesso vale per aumentare il consumo di carburante tramite il postcombustore, solo di più. Per prima cosa il postbruciatore è inefficiente, quindi c'è una percentuale maggiore di energia di scarto da dissipare. Per un altro il rumore del postcombustore si verifica più tardi ed è meno controllabile, anche se c'era il desiderio di farlo.

Un ICE potrebbe non essere un buon confronto poiché gran parte del rumore è causato dai movimenti meccanici del motore (pistoni, alberi a camme, sollevatori, cinghie, ecc.). Tuttavia, il motivo per cui più energia => più suono per un getto è l'entropia. Non ci si può aspettare che una nuvola di gas in combustione formi un sistema di cancellazione del rumore, né è ragionevole aspettarsi che un tale sistema sia fattibile. Il volume sonoro è direttamente correlato alla velocità del flusso di scarico nonché alle vibrazioni indotte nelle parti meccaniche del motore (compressori, turbine, ecc.).
#6
-4
Kevin Veon
2019-11-25 14:06:31 UTC
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Se stai chiedendo se il motore è più rumoroso, no, non lo è. Il postbruciatore e la deviazione dello scarico sono ciò che lo rende più rumoroso. Proprio come nel motore di un'auto che esegue un tubo dritto per aumentare la potenza. Puoi prendere lo stesso motore e mettere un sistema di scarico su di esso e darà a quel motore un tono diverso.

Non fa parte un postbruciatore del motore? È solo una seconda iniezione di carburante. L'ugello è dopo di esso e una parte rilevante del motore.
Ciao e benvenuto in Aviation.SE! La tua analogia con il tubo di scarico non è realmente applicabile a un postbruciatore perché i tubi di scarico sono un pozzo di energia netta mentre i postbruciatori aggiungono energia al sistema funzionando come una sorta di motore a razzo.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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