Почему современные реактивные двигатели не используют принудительное смешивание выхлопных газов?

Реактивные двигатели шумные ^{[нужна цитата]} - даже современный ТРДД с высокой степенью двухконтурности по-прежнему оглушительно громкий по сравнению практически со всем, кроме еще более громких ТРДД с малой степенью двухконтурности или турбореактивного двигателя (гораздо громче, чем даже ТРДД с малой степенью двухконтурности). Неудивительно, что сделать реактивные самолеты тише было серьезной проблемой на протяжении всей эпохи реактивных самолетов; поскольку большая часть шума реактивного двигателя возникает из-за турбулентности на границе между горячим выхлопом активной зоны, с одной стороны, и окружающим воздухом (ТРД)/перепускным воздушным потоком (ТРДД), с другой (наряду с ТРДД небольшой вклад от турбулентности на границе между байпасным воздушным потоком и окружающим воздухом), основное средство для достижения этого без необходимости использования турбины с высокой степенью двухконтурности ¹заключается в том, чтобы сделать так, чтобы два или три потока выхлопных газов плавно смешивались, и предпочтительно сделать это перед выходом из выхлопной трубы (чтобы любой шум, возникающий в процессе смешивания, мог быть уловлен внутри гондолы).

С этой целью в первых реактивных лайнерах использовались сложные выхлопные трубы с принудительным смесителем , которые чрезвычайно эффективно смешивали выхлопные газы и окружающий воздух и, таким образом, снижали шум; их можно было либо встроить в двигатель во время производства, либо позже переоборудовать в качестве « hushkit ». Такие можно было увидеть и на ТРД... ²

...и на ТРДД. ³

С переходом на турбовентиляторные двигатели с большой степенью двухконтурности в 1970-х и 1980-х годах резко увеличенная степень двухконтурности новых двигателей была сама по себе достаточна для значительного снижения уровня шума, так что даже обычная несмешанная выхлопная труба была приемлемой. выхлопные трубы с принудительным смешиванием более ранних двигателей постепенно исчезали из поля зрения, поскольку количество самолетов, использующих старые двигатели, сокращалось.

Однако с тех пор NIMBY стали более требовательными, а стандарты шума продолжали становиться все строже и строже, заставляя реактивные самолеты снова использовать смешивание выхлопных газов, чтобы сделать их тише. Обычно используются два метода для этого:

Шевроны

Эти зубчатые кромки выхлопной трубы улучшают смешивание основного, байпасного и окружающего воздуха, снижая уровень шума: ⁴

Общие выхлопные трубы

Эти двигатели просто направляют как основной, так и байпасный потоки воздуха через одну длинную выхлопную трубу, где силы сдвига на границе между двумя воздушными потоками создают турбулентность, которая заставляет их до некоторой степени смешиваться перед выходом из двигателя: ⁵

Однако оба эти метода довольно неэффективны при смешивании различных воздушных потоков; увеличенный принудительный микшер будет гораздо более смешанным (и, следовательно, более шумоподавляющим). Так почему же современные ТРДД с большой степенью двухконтурности до сих пор используют неэффективные методы смешивания выхлопных газов вместо более эффективного принудительного смешивания?

¹ : более высокая степень двухконтурности требует (для данной номинальной тяги) большей мощности на единицу турбины, что требует, чтобы турбина работала с большей температурой.

² : Смеситель выхлопных газов турбореактивного двигателя General Electric CJ805-3 от Convair 880 (изображение Томаса Р. Махницкого, через DoxTxob на Викискладе ).

³ : Смеситель выхлопных газов ТРДД Rolls-Royce Conway RCo.12 с малым байпасом от Boeing 707-420 (изображение Альфа ван Бима на Wikimedia Commons ).

⁴ : Смеситель выхлопных газов ТРДД General Electric GEnx-2B с большим байпасом от Boeing 747-8I (изображение Оливье Клейнена на Викискладе ); обратите внимание на шевроны как на кожухе вентилятора (здесь он открыт, чтобы успокоить арахисовую галерею), для смешивания обводного воздушного потока с окружающим воздухом, так и на выхлопной трубе основной части, для смешивания основного выхлопа с перепускным воздушным потоком.

⁵ : Смесители выхлопных газов двух ТРДД General Electric/SNECMA CFM56-5C с большим байпасом от Airbus A340-300 (изображение Хансуэли Крапф на Викискладе ); еще два A340 вместе с их двигателями и смесителями выхлопных газов указанных двигателей также видны на заднем плане (по одному вверху слева и вверху справа; пожалуйста, не обращайте внимания на 747 вверху посередине справа).