제트 엔진의 노이즈는 공기의 난류가 고속으로 엔진을 빠져 나가기 때문에 발생합니다. 이 난기류는 가청 주파수 스펙트럼 내에있는 압력파를 생성하여 청각 감각을 유발합니다. 효과를 악화시키는 다른 요인들은 날개, 꼬리 가장자리 및 랜딩 기어 주변의 난기류, 패널 진동입니다.
공항 근처에 사는 사람들은 스트레스, 기억 장애 및 심장병에 더 취약합니다. 이 질병은 귀를 끊임없이 멈추는 압도적 인 소음 공해로 인해 발생합니다. 우리는 모두 창문과 가구를 두려움으로 떨게하는 비행기의 으스스한 포효에 익숙합니다. 멍청한 제트기에 의해 소리를 지르면 소음이 훨씬 더 혼란 스럽습니다.
아이언 맨을 생각 나게합니다.
제트기의 소리는 하늘의 최상층 층을 뚫고 다트가 자연 구름 옆에 두꺼운 인공 구름의 흔적을 남기더라도 날카 롭고 피어싱하는 소음이 여전히 뚜렷하게 들릴 수 있습니다. 실제로, 140 데시벨 (사운드 강도를 측정하기위한 단위)에서, 제트 평면의 소음은 청각 조직을 손상시키지 않고 가능한 가장 큰 소음에서 54 데시벨로 40 데시벨에 불과합니다. 그러나이 소음의 원인은 무엇입니까?
엔진
이 놀라운 라켓을 운전하는 것이 무엇인지 이해하려면 먼저 제트 자체를 운전하는 원인을 이해해야합니다. 제트의 엔진은 여러 개의 별개의 부품으로 분해 될 수 있습니다. 첫 번째 부분은 팬이며 공기를 빨아들이는 작업을 수행합니다. 블레이드는 엔진 내부에서 엄청난 양의 공기를 유혹하고 삼키는 방법으로 고안됩니다. 그런 다음 공기가 압축기로 옮겨져 공기를 압박하여 더욱 염증성을 만듭니다. 팬과 마찬가지로 압축기는 공기 분자를 조작하여 더 단단한 공간으로 포장하는 영리하게 설계된 블레이드로 구성됩니다. 제트의 압축기는 원래 압력의 최대 12 배까지 공기를 압축합니다!
(사진 크레딧 :Jeff Dahl / Wikimedia Commons)
염증성 공기는 연료가 주입되는 연소실로 전달됩니다. 전기 스파크는 혼합물을 불타는 것을 설정합니다. 즉시 확장 된 가스는 가스를 찾아야하지만, 들어오는 공기로 인해 팬을 빠져 나갈 수는 없습니다. 대신 가스는 엔진의 다른 쪽 끝에서 노즐을 통해 탈출합니다. 뉴턴의 세 번째 운동 법칙에 따르면이 힘은 제트기를 반대 방향으로 밀어 붙일 수있는 동등하고 반대의 힘을 생성합니다. 이 장치는 뜨거운 가스의 돌풍에 의해 회전되는 블레이드가있는 터빈에 의해 추가됩니다. 터빈은 또한 팬과 압축기에 고정되어 회전을 유지합니다.
속도 차이
유체 속도의 엄청난 급격한 변화는 두 순간에서 관찰됩니다. 공기가 팬을 통해 엔진으로 들어가고 타오르는 가스가 노즐을 통해 분출 할 때. 이러한 엄청난 속도에서 가스의 흐름은 주변 공기에서 악명 높은 난기류를 생성하여 우연히 압력파를 전달합니다. 그리고 소리는 무엇이지만 단순히 공기와 같은 매체를 통과하는 압력파는 무엇입니까?
예를 들어, 팬의 한 회전 블레이드가 양의 공기를 통과하면 미세하지만 압축됩니다. 그러나 하나의 혁명을 완료하고 같은 지점으로 돌아 가기 전에 공기의 압력이 회복됩니다. 그러나 팬이 랩을 완료하면 주변 공기가 다시 한 번 압축됩니다. 팬이 계속 회전함에 따라 압축과 회복주기가 계속됩니다. 제트 엔진의 팬은 무려 20,000 rpm으로 회전하므로 이러한 변화의 주파수는 크게 높습니다.
소리는 공기와 같은 매체를 통한 압력파로 이동하는 진동입니다.
마찬가지로, 다른 쪽 끝의 가스가 순간적으로 기하 급수적으로 확장 될 때, 혼란 스러움 또는 흐름 난기류는 모든 곳에서 압력파를 방송합니다. 이제이 교란의 빈도가 가청 주파수 스펙트럼 내에 있으면 청각 감각이 느껴집니다. 매우 큰 소리. 효과를 악화시키는 다른 요인들은 날개, 꼬리 가장자리 및 랜딩 기어 주변의 난기류, 패널 진동입니다.
소음과 난기류의 신비를 줄입니다
이 소음의 강도를 감소시키기 위해 엔지니어는 종종 엔진 끝에 믹서 또는 허쉬 키트를 부착합니다. 믹서는 뜨거운 가스를 차가운 공기와 혼합하여 연소 챔버 주위를 흐르면 점화 된 가스의 온도를 감소시켜 속도를 감소시킵니다. 물론 이것은 제트의 성능에 영향을 미치지 만 엔지니어가 받아 들여야하는 것은 타협입니다.
제트 엔진 및 허쉬 키트의 믹서 (사진 크레디트 :ALF van Beem / Wikimedia Commons)
휘핑을 줄이는 또 다른 방법은 더 긴 노즐을 사용하여 확장 된 가스의 난류가 더 제어되는 것입니다. 결과적으로, 제트의 속도는 감소하지만 강도 감소는 약 15 데시벨입니다. 이것은 거친 변화처럼 들릴지 모르지만 데시벨 척도는 로그이기 때문에 실제로 감소는 엄청납니다. 결론은 제트가 느리면 조용합니다.
노즐을 빠져 나가는 고속 공기로 인한 난기류는 강력한 음파의 생산을 담당하는 외부의 저속 공기로 부풀어 오릅니다. 물리학 자들은“난류 변동의 증폭”이라고 큰 소음을 설명합니다. 난기류 자체를 설명하는 것에 관해서는, 우리는 여전히 신비화되어 있습니다. 난기류의 혼란스러운 본질은 유물 이후로 물리학 자에게 당황했습니다. 그러나 공기가 폭력적으로 침수되기 때문에 제트 엔진은 눈에 띄게 주문한 음향 필드를 생성하기 때문에 이러한 엔진을 연구하면 난기류 자체를 연구 할 수있는 기회가 있습니다.
난기류의 혼란스러운 본질은 고대부터 물리학 자에게 당황했습니다.
그러나 진보는 상당하지 않았습니다. 그 변덕스러운 자연의 목적은 여전히 우리를 피합니다. 혼란을 연구하는 물리학 자의 곤경은 노벨상 수상자 베르너 하이젠 베르크 (Werner Heisenberg)가 코믹하게 말했을 때 완벽하게 묘사되었습니다.“하나님을 만날 때 두 가지 질문을 할 것입니다. 그리고 왜 난기류입니까? 나는 그가 첫 번째에 대한 답을 가질 것이라고 정말로 믿는다.”
