跳转到主要内容
研究戴尔笔记本电脑的研究生

通过德克萨斯州排名第一的在线研究生项目探索可获得的学位。在线学习可以获得与在校同等质量的学位。

两个学生在白板上写方程式,上面有合适的文字

获取有关本科、研究生和转学生申请过程和资助机会的信息。

Ingenium的博主与其他组织领导人合影
静漩 我们的博客由学生撰写,面向学生

从工科同学分享的经验和机会中获得灵感。

竖起大拇指的学生举着未来的阿吉工程师和工程德克萨斯A&M大学的招牌
PK-12外展 火花!

学生和组织可以将实践活动或设计挑战带到您所在的位置,或者只是作为嘉宾演讲者访问。

飞机正在下降,显示接近着陆。
现在的研究表明,在飞机机翼中插入一种s形的形状记忆合金填充物,可以减少着陆时产生的令人不快的噪音。|图片:盖蒂图片社

在繁忙的机场附近拥有一个家当然有它的好处。它靠近许多机构,减轻了在无尽的交通中费力赶飞机的问题。但这是有代价的——忍受商用飞机着陆和起飞时的刺耳声音。

德克萨斯A&M大学的研究人员进行了一项计算研究,验证了使用形状记忆合金来降低着陆过程中产生的令人不快的飞机噪音。他们指出,这些材料可以作为被动、无缝填充物插入机翼,在着陆过程中自动展开到理想位置微弱的。

航空航天工程系助理教授达伦·哈特尔博士说:“当飞机着陆时,发动机的节流阀被调回原位,因此它们非常安静。任何其他噪音源,比如机翼发出的噪音,地面上的人都会非常注意到。”。“我们希望制造出的结构不会改变飞机的飞行特性,同时显著降低噪音问题。”

研究人员在飞机杂志》上。

飞机噪音一直是一个持续存在的公共卫生问题。飞机在着陆过程中会产生高达75-80分贝的噪音,这可能会长期损害听力。例如,研究表明,与受飞机噪音影响的人相比,受飞机噪音影响的人睡眠会受到干扰,中风和心脏病的风险会增加他不住在机场附近。

飞机在上升和下降过程中的噪声源是不同的。在起飞过程中,发动机是主要的噪声源。另一方面,当飞机减速着陆时,发动机不需要发电,并且大部分处于空转状态。此时,机翼开始重新配置,以使飞机减速并准备起飞与百叶窗的开口类似,机翼的前缘与主体分离。这种变化导致空气冲入所创造的空间,剧烈地旋转并产生噪音。

哈特尔说:“这个想法与笛子中产生声音的原理类似。”“当吹笛子时,吹过小孔的空气开始围绕着小孔旋转,而我盖住小孔的大小、长度和方式,会产生特定频率的共振声。同样,在机翼前缘和主翼之间形成的凹槽中循环的空气会产生共振,产生尖锐的、令人不快的噪音。”

哈特尔在美国国家航空航天局的合作者们早期的研究表明,在这个海湾中,填充物作为一种拉长的“S”形状的薄膜,可以绕过引起噪音的空气循环,从而减少刺耳的声音。然而,对于能够在下降过程中假定理想的s形几何形状,然后在着陆后缩回机翼前缘的候选材料,缺乏系统的分析。

为了解决这一差距,研究人员进行了全面的模拟,以研究形状记忆合金制成的薄膜是否可以来回移动,每次着陆时都会改变形状。他们的分析考虑了形状记忆合金的几何形状、弹性特性以及下降过程中材料周围的空气动力流动。作为对比,研究人员还模拟了由碳纤维增强聚合物复合材料制成的薄膜在相同气流条件下的运动。

哈特尔说,这些类型的模拟在计算上是昂贵的,因为在分析空气引起的材料运动时,必须对共形材料周围的空气流动进行建模。

他说:“每次空气对材料施加一定压力时,材料就会移动。每次材料移动时,空气在材料周围的移动方式也会不同。”。因此,气流的行为改变了结构,而结构的运动改变了气流

因此,在正确模拟材料的运动之前,研究小组必须进行成百上千次的计算。当他们分析模拟结果时,他们发现形状记忆合金和复合材料都可以改变它们的形状,以减少空气流通,从而减少噪音。然而,研究人员也发现,这种复合材料的设计窗口非常狭窄,可以消除噪音。

作为下一步,Hartl和他的团队计划通过实验验证他们的模拟结果。在这些测试中,研究人员将把带有形状记忆合金填充物的飞机机翼缩小模型放入风洞中。目标是检查填充物是否能够展开成正确的形状,并在接近真实世界的情况下降低噪音是的。

“我们也希望做得更好,”哈特尔说。“我们可能能够创建更小的结构,可以降低噪音,并且不需要S形,S形实际上相当大,可能很重。”

这项研究的其他贡献者包括英国布里斯托尔大学的盖塔诺·阿雷纳博士、雷纳·格罗博士和阿尔贝托·皮尔博士;来自弗吉尼亚州NASA兰利研究中心的特拉维斯·特纳博士;以及现在ATA工程公司工作的William Scholten。

这项研究由工程和物理科学研究委员会、皇家工程学院和NASA兰利研究中心资助。