¿Por qué los motores a reacción modernos no usan mezcla de escape forzada?

Los motores a reacción son ruidosos ^{[cita requerida]} : incluso un turboventilador de derivación alta moderno sigue siendo ensordecedor en comparación con casi cualquier cosa, excepto los turboventiladores de derivación baja aún más ruidosos o un turborreactor (mucho más ruidoso incluso que un turbofan de derivación baja). Como era de esperar, hacer que los aviones sean más silenciosos ha sido una gran preocupación durante toda la era de los aviones a reacción; ya que la mayor parte del ruido de un motor a reacción proviene de la turbulencia en el límite entre el escape del núcleo caliente, por un lado, y el aire ambiente (turborreactores) / flujo de aire de derivación (turboventiladores), por el otro (junto con, para turboventiladores, un pequeña contribución de la turbulencia en el límite entre el flujo de aire de derivación y el aire ambiente), el medio principal para hacer esto sin necesidad de una relación de derivación de turbina incineratoriamente alta ¹es haciendo que las dos o tres corrientes de escape se mezclen suavemente, y preferiblemente antes de salir por el tubo de escape (para que el ruido que se genere durante el proceso de mezcla quede atrapado dentro de la góndola).

Con este fin, los primeros aviones de pasajeros utilizaron intrincados tubos de escape de mezcladores forzados , que eran extremadamente efectivos para mezclar el escape y el aire ambiental y, por lo tanto, reducir el ruido; podrían integrarse en el motor en el momento de la fabricación o adaptarse más tarde como un " hushkit ". Estos se podían ver tanto en turborreactores... ²

...y en turboventiladores. ³

Con el cambio a turboventiladores de derivación alta en las décadas de 1970 y 1980, la relación de derivación dramáticamente aumentada de los nuevos motores fue suficiente por sí sola para producir una gran caída en el ruido, de modo que incluso un tubo de escape simple y sin mezclar era aceptable, y el Los tubos de escape del mezclador forzado de los motores anteriores desaparecieron lentamente de la vista a medida que disminuía el número de aviones que usaban los motores más antiguos.

Sin embargo, desde entonces, los NIMBY se han vuelto más exigentes y los estándares de ruido han seguido creciendo más y más estrictos, lo que obligó a los jets a usar nuevamente la mezcla de escape para hacerlos más silenciosos. Dos métodos para hacer esto son de uso común:

galones

Estas llantas de tubo de escape con dientes de sierra mejoran la mezcla del aire central, de derivación y ambiental, reduciendo el ruido: ⁴

Tubos de escape compartidos

Estos motores simplemente envían el flujo de aire central y de derivación a través de un solo tubo de escape largo, donde las fuerzas de cizallamiento en el límite entre las dos corrientes de aire crean turbulencias que hacen que se mezclen hasta cierto punto antes de salir del motor: ⁵

Ambos métodos, sin embargo, son bastante ineficaces para mezclar las diferentes corrientes de aire; un mezclador forzado ampliado sería mucho más mixto (y, por lo tanto, más reductor de ruido). Entonces, ¿por qué los turboventiladores modernos de derivación alta todavía usan métodos ineficientes de mezcla de escape, en lugar de la mezcla forzada más efectiva?

¹ : Una relación de derivación más alta requiere (para una clasificación de empuje dada) más potencia por unidad de turbina, lo que requiere que la turbina funcione más caliente.

² : Mezclador de escape de un turborreactor General Electric CJ805-3 de un Convair 880 (imagen de Thomas R. Machnitzki, vía DoxTxob en Wikimedia Commons ).

³ : Mezclador de escape de un turboventilador de derivación baja Rolls-Royce Conway RCo.12 de un Boeing 707-420 (imagen de Alf van Beem en Wikimedia Commons ).

⁴ : mezclador de escape de un turboventilador de derivación alta General Electric GEnx-2B de un Boeing 747-8I (imagen de Olivier Clenen en Wikimedia Commons ); tenga en cuenta los cheurones tanto en la cubierta del ventilador (aquí abierta para apaciguar la galería de maní), para mezclar el flujo de aire de derivación con el aire ambiental, como en el tubo de escape central, para mezclar el escape del núcleo con el flujo de aire de derivación.

⁵ : mezcladores de escape de dos turboventiladores de derivación alta General Electric/SNECMA CFM56-5C de un Airbus A340-300 (imagen de Hansueli Krapf en Wikimedia Commons ); dos A340 más, junto con sus motores y los mezcladores de escape de dichos motores, también son visibles en el fondo (uno en la esquina superior izquierda y otro en la esquina superior derecha; ignore el 747 en la esquina superior derecha).