Warum verwenden moderne Strahltriebwerke keine erzwungene Abgasmischung?

Strahltriebwerke sind laut ^{[Zitieren erforderlich]} – selbst ein moderner High-Bypass-Turbofan ist immer noch ohrenbetäubend laut im Vergleich zu so ziemlich allem, außer den noch lauteren Low -Bypass-Turbofans oder einem Turbojet (noch viel lauter als selbst ein Low-Bypass-Turbofan). Es überrascht nicht, dass es während des gesamten Jet-Zeitalters ein wichtiges Anliegen war, Jets leiser zu machen. da der größte Teil des Lärms eines Strahltriebwerks von Turbulenzen an der Grenze zwischen dem heißen Kernabgas einerseits und der Umgebungsluft (Turbojets) / Bypass-Luftströmung (Turbofans) andererseits stammt (neben bei Turbofans a kleiner Beitrag von Turbulenzen an der Grenze zwischen dem Bypass-Luftstrom und der Umgebungsluft), das primäre Mittel, um dies zu erreichen, ohne dass ein Turbinenverbrennungs-hohes Bypass-Verhältnis ^{1 erforderlich ist}indem es so gemacht wird, dass sich die zwei oder drei Abgasströme reibungslos vermischen, und zwar vorzugsweise, bevor sie aus dem Endrohr austreten (damit alle Geräusche, die während des Mischvorgangs entstehen, in der Gondel eingefangen werden können).

Zu diesem Zweck verwendeten frühe Jetliner komplizierte Zwangsmischer- Endrohre, die das Abgas und die Umgebungsluft äußerst effektiv mischten und dadurch Geräusche reduzierten. Sie konnten entweder bei der Herstellung in den Motor eingebaut oder später als " Hushkit " nachgerüstet werden. Diese konnten sowohl auf Turbojets gesehen werden... ²

...und auf Turbofans. ³

Mit der Umstellung auf High-Bypass-Turbofans in den 1970er und 1980er Jahren reichte das dramatisch erhöhte Bypass-Verhältnis der neuen Motoren von selbst aus, um einen großen Geräuschabfall zu erzeugen, so dass sogar ein einfaches, unvermischtes Endrohr akzeptabel war, und die Die Endrohre mit Zwangsmischer der früheren Triebwerke verschwanden langsam aus dem Blickfeld, als die Zahl der Flugzeuge mit den älteren Triebwerken abnahm.

Seitdem sind die NIMBYs jedoch anspruchsvoller geworden, und die Geräuschnormen sind immer strenger und strenger geworden, was die Jets dazu zwingt, wieder Abgasmischungen zu verwenden, um sie leiser zu machen. Hierfür sind zwei Methoden gebräuchlich:

Sparren

Diese sägezahnförmigen Endrohrränder verbessern das Mischen von Kern-, Bypass- und Umgebungsluft und reduzieren Geräusche: ⁴

Geteilte Endrohre

Diese Motoren schicken einfach sowohl den Kern- als auch den Bypass-Luftstrom durch ein einziges, langes Endrohr, wo Scherkräfte an der Grenze zwischen den beiden Luftströmen Turbulenzen erzeugen, die bewirken, dass sie sich bis zu einem gewissen Grad vermischen, bevor sie den Motor verlassen: ⁵

Diese beiden Verfahren sind jedoch beim Mischen der verschiedenen Luftströme ziemlich ineffizient; Ein vergrößerter Zwangsmischer wäre weitaus gemischter (und daher rauschmindernder). Warum verwenden moderne High-Bypass-Turbofans immer noch ineffiziente Methoden der Abgasmischung anstelle der effektiveren Zwangsmischung?

¹ : Ein höheres Bypass-Verhältnis erfordert (für eine gegebene Schubleistung) mehr Leistung pro Turbineneinheit, was erfordert, dass die Turbine heißer läuft.

² : Abgasmischer eines General Electric CJ805-3 Turbojet aus einer Convair 880 (Bild von Thomas R. Machnitzki, via DoxTxob bei Wikimedia Commons ).

³ : Abgasmischer eines Rolls-Royce Conway RCo.12 Low-Bypass-Turbofans einer Boeing 707-420 (Bild von Alf van Beem bei Wikimedia Commons ).

⁴ : Abgasmischer eines GEnx-2B High-Bypass-Turbofans von General Electric aus einer Boeing 747-8I (Bild von Olivier Cleynen bei Wikimedia Commons ); Beachten Sie die Chevrons sowohl an der Lüfterhaube (hier geöffnet, um die Erdnussgalerie zu besänftigen) zum Mischen des Bypass-Luftstroms mit der Umgebungsluft als auch am Kernendrohr zum Mischen des Kernabgases mit dem Bypass-Luftstrom.

⁵ : Abgasmischer von zwei General Electric/SNECMA CFM56-5C High-Bypass-Turbofans eines Airbus A340-300 (Bild von Hansueli Krapf bei Wikimedia Commons ); zwei weitere A340 sind zusammen mit ihren Triebwerken und den Abgasmischern dieser Triebwerke ebenfalls im Hintergrund zu sehen (jeweils einer oben links und oben ganz rechts; bitte ignorieren Sie die 747 oben in der Mitte rechts).