NASA Glenn เผยเครื่องมือพิเศษตรวจจับเสียงรบกวนจากเครื่องยนต์เครื่องบิน

NASA Glenn Research Center เปิดเผยว่าทีมวิจัยใช้เครื่องมือเฉพาะทางหลายอย่างเพื่อวัดการไหลของอากาศและเสียงในเครื่องยนต์เครื่องบิน เช่น particle image velocimetry, hot wire anemometry, Raman spectroscopy รวมถึงไมโครโฟนแบบ phased array หรือแบบหมุนต่อเนื่อง ข้อมูลจากการทดลองพวกนี้ถูกชุมชนลดเสียงการบินทั่วโลกนำไปใช้ตรวจสอบทฤษฎีและซอฟต์แวร์ทำนายเสียง

เสียงโทนแหลมน่ารำคาญจากเครื่องยนต์ turbofan ที่หลายคนเคยได้ยิน วิศวกรอาจแก้ด้วย liner พิเศษหรือระบบ active noise control แต่ก่อนจะแก้ได้ต้องรู้ข้อมูล modal content ของเสียงก่อน ซึ่งไมโครโฟนตั้งนิ่งวัดไม่ได้ นี่คือเหตุผลที่วิศวกรของ NASA Glenn คิดค้นวิธีใช้ไมโครโฟนหมุนขึ้นมาตั้งแต่ช่วงปี 1990s

Rotating Microphone Rakes ถูกใช้ในการทดสอบหลากหลายรูปแบบ ตั้งแต่การทดสอบความเร็วต่ำใน Advanced Noise Control Fan Rig และ 9x15-Foot Low Noise Wind Tunnel ไปจนถึงการทดสอบเครื่องยนต์ turbofan ขนาดจริงบนพื้นดิน

ส่วนระบบ Array48 ที่วางไมโครโฟนเป็นแนว 1D 2D หรือ 3D ก็ถูกใช้หาตำแหน่งเสียงรบกวนในหลายงาน ทั้งแบบจำลองการไหลของไอพ่น แบบจำลองพัดลม counter-rotating open rotor และเครื่องยนต์ทหาร F404 ขนาดเต็ม นอกจากนี้ NASA ยังสนับสนุนทุนพัฒนาวิธีฝังไมโครโฟนไว้ในท่อพัดลมของเครื่องยนต์ เพื่อระบุตำแหน่งเสียงที่เกิดบนใบพัดขณะหมุนอีกด้วย

ทีมวิจัยอธิบายว่าเสียงโทนน่ารำคาญเกิดจากการรบกวนเป็นช่วงๆ เช่นตอนที่ wake จากใบพัดกระทบกับ stator vane ด้านหลัง ส่วนเสียงแบบ broadband เกิดจากเครื่องยนต์ดูดอากาศที่เป็น turbulent เข้าไป เพื่อหาสาเหตุให้แม่นยำ จึงต้องใช้ hotwire probes และ Laser Doppler Velocimeters วัดความเร็วลมทั้งก่อน ระหว่าง และหลังผ่าน rotor กับ stator ข้อมูลเหล่านี้ถูกใช้ตรวจสอบการคำนวณเสียงของเครื่องยนต์ turbofan เป็นประจำ