За последние годы технологии авиационных двигателей значительно продвинулись вперёд. От шумных и высоко эмиссионных пожирателей газа до более тихих и эффективных силовых установок – реактивные двигатели претерпели значительные изменения. Технологические достижения в области проектирования двигателей, аэродинамики и материаловедения привели к созданию более чистых и тихих двигателей.
Современные турбовентиляторные двигатели оснащены большим вентилятором для передачи большего количества воздуха через вторичный контур, обеспечивая защиту высокоскоростных газов, выходящих из выхлопной трубы. Высокая степень двухконтурности означает, что только часть воздуха сжимается и воспламеняется с топливом, в то время как большая его часть добавляет тягу. При более медленном воздухе второго контура происходит менее сильная турбулентность в выхлопной трубе, что сводит к минимуму шум и общую температуру двигателя.
В то время как воздух второго контура охлаждает двигатель, взаимодействие между горячими газами и холодной окружающей средой во время полета создает значительный шум. Шевронные выхлопные сопла имеют зазубренные края на задней части гондолы двигателя. Они встречаются на различных самолетах, включая Boeing 737 MAX (CFM LEAP), 747-8 (GEnx) и 787 Dreamliner (GEnx или RR Trent). Примечательно, что шевроны являются частью силовой установки (планера), а не двигателя.
Шевроны обеспечивают плавное смешивание горячих и холодных воздушных потоков, тем самым снижая шум, создаваемый высокоскоростным выхлопом. Конструкция шеврона создаёт небольшие вихри в области ниже по потоку, что снижает шум, возникающий из-за турбулентности. Снижение шума чрезвычайно важно при взлёте и посадке, обеспечивая более тихую работу в аэропортах и прилегающих районах.
Использование шевронов также привело к снижению веса самолёта за счёт отказа от звукоизоляции. Хотя тяговые характеристики двигателя несколько ухудшаются из-за вихрей, создаваемых шевронами, самолёт соответствует нормам по шуму.
Современные самолёты, такие как Airbus A350 и Boeing 787, разработаны с использованием лёгких композитных материалов для повышения эффективности, минимизации шума и выбросов. Реактивные двигатели этих авиалайнеров также оснащены звукопоглощающими материалами для соответствия нормативным требованиям.
По данным Boeing, «семейство самолётов 787 Dreamliner включает в себя ряд новейших технологий. Шумовой след 787-го на 60% меньше, чем у самолётов, которые он заменит, а акустически обработанные аэродинамические поверхности делают его тише для окружающих».
Шум двигателя от вращающихся компонентов, таких как вентилятор, компрессор и турбины, увеличивается с увеличением скорости. Лопатки вентилятора и другие аэродинамические профили имеют форму, повышающую эффективность и минимизирующую уровень шума. Основные компоненты проектируются и испытываются с помощью цифровых технологий, чтобы гарантировать, что уровень шума, обусловленный формой и контурами, не превышает допустимых норм.
Турбовентиляторные двигатели с редуктором (GTF) оптимизируют частоту вращения валов компрессора и турбины, снижая нагрузку на материал и уровень шума. Размещение редуктора 3:1 между вентилятором и компрессором низкого давления позволяет каждому валу вращаться с оптимальной скоростью. Семейство двигателей GTF устанавливается на ряде самолетов, включая Airbus A220, A320neo и Embraer E-Jet E2.
Компания Pratt & Whitney утверждает, что двигатели семейства GTF являются самыми тихими и экономичными в своем классе узкофюзеляжных самолетов.
Для снижения шума используются звукопоглощающие материалы, такие как аэрогели. При необходимости в зазоры между вращающимися аэродинамическими профилями и корпусами устанавливаются специальные звукопоглощающие прокладки. Эти технологии минимизируют воздействие на окружающую среду и обеспечивают пассажирам комфортный полет.