Tại sao động cơ phản lực lại quá ồn ào?

Có bao giờ bạn thắc mắc tại sao động cơ phản lực lại quá ồn ào như vậy không?

Theo ScienceABC, những người sống gần sân bay dễ bị stress, suy giảm trí nhớ và thậm chí là bệnh tim. Những bệnh này được gây ra bởi sự ô nhiễm âm thanh ồn ào mà không ngừng tác động vào tai của họ. Tất cả chúng ta đều quen thuộc với tiếng gầm thét của máy bay phản lực làm cho cửa sổ và đồ đạc trong nhà run lên bần bật.

Tiếng gầm thét của máy bay phản lực làm cho cửa sổ và đồ đạc trong nhà run lên bần bật.

Thực tế, ở mức 140 decibel (đơn vị đo cường độ âm thanh), tiếng ồn của máy bay phản lực chỉ cần thêm 40 decibel là có thể làm hỏng các mô thính giác của chúng ta và nó kém 54 decibel so với tiếng ồn lớn nhất mà chúng ta từng biết. Vậy điều gì gây ra tiếng ồn khủng khiếp của động cơ máy bay phản lực?

Động cơ

Một động cơ phản lực có thể được chia thành nhiều phần riêng biệt. Phần thứ nhất là quạt làm nhiệm vụ hút không khí. Một lượng lớn không khí được hút vào bên trong máy nén quay thông qua cửa hút khí. Máy nén khí sẽ nén không khí lên đến 12 lần áp suất ban đầu.

Cấu tạo của động cơ phản lực.

Không khí dễ cháy được truyền vào buồng đốt, nơi mà nhiên liệu được bơm vào. Một tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp. Quá trình cháy này khiến nhiệt độ khí tăng lên rất nhiều. Các sản phẩm cháy nhiệt độ cao thoát ra khỏi buồng đốt và chạy qua turbin để làm quay máy nén. Dù quá trình này làm giảm nhiệt độ và áp suất khí thoát ra khỏi turbin, thì những tham số của chúng vẫn vượt cao hơn so với điều kiện bên ngoài. Luồng khí bên trong turbin thoát ra ngoài thông qua ống thoát khí, tạo ra một lực đẩy phản lực ngược chiều. Nếu tốc độ phản lực vượt quá tốc độ bay, máy bay sẽ có được lực đẩy tiến về phía trước.

Sự khác biệt về tốc độ

Sự thay đổi đột ngột vận tốc được quan sát thấy ở hai thời điểm: khi không khí vào động cơ thông qua quạt và khi khí nóng thoát ra ống thoát khí. Dòng không khí ở tốc độ cao như vậy tạo ra các nhiễu loạn trong không khí và nó truyền tải một lượng lớn các sóng áp lực ra xung quanh. Vậy âm thanh có phải chỉ đơn giản là những sóng áp lực truyền qua một môi trường nào đó, chẳng hạn như không khí?

Khí nóng thoát ra ở đầu bên kia của động cơ cũng tạo ra sóng áp lực ở mọi nơi.

Khi không khí được hút vào động cơ phản lực, nó bị nén với áp lực cao. Trước khi hoàn thành một chu kỳ quay của động cơ, áp lực của không khí được phục hồi. Nhưng khi cánh quạt hoàn thành một vòng quay, không khí lại bị nén một lần nữa. Chu kỳ nén và phục hồi tiếp tục khi quạt tiếp tục quay. Quạt của động cơ phản lực quay với tốc độ 20.000 vòng/phút, do đó tần số của những thay đổi này (áp lực không khí) là rất cao.

Tương tự như vậy, khí nóng thoát ra ở đầu bên kia của động cơ cũng tạo ra sóng áp lực ở mọi nơi. Nếu tần số nhiễu loạn này nằm trong phổ tần số nghe được thì tai người sẽ cảm nhận được nó. Chúng ta có thể coi đây là một cái loa có kích thước cực to.

Cắt giảm tiếng ồn và bí ẩn của sự nhiễu loạn không khí

Để giảm thiểu cường độ của tiếng ồn này, các kỹ sư thường gắn những bộ giảm âm cỡ lớn vào cuối động cơ. Bộ phận này sẽ trộn không khí nóng và lạnh chạy quanh buồng đốt để giảm nhiệt độ của khí cháy và do đó làm giảm vận tốc của nó. Tất nhiên điều này sẽ làm ảnh hưởng đến hiệu suất của máy phản lực nhưng đây là sự thỏa hiệp mà các kỹ sư phải chấp nhận.

Ống thoát khí dài hơn sẽ giúp làm giảm tiếng ồn.

Một cách khác để giảm tiếng ồn là sử dụng các ống thoát khí dài hơn, như vậy sự nhiễu loạn của không khí sẽ được kiểm soát nhiều hơn. Một lần nữa, cách làm này cũng làm giảm tốc độ máy bay phản lực nhưng cường độ âm thanh cũng giảm khoảng 15 decibel. Con số thay đổi tưởng rất nhỏ nhưng nó góp phần làm cho máy bay hoạt động "yên tĩnh" hơn rất nhiều.