波音777X - 消失的雪佛龍

Boeing 777X - The Disappeared Chevron

在2020年1月25日，波音(Boeing)777X成功進行首次飛行(First Flight)，除了欣賞777X優美的外型和機師精湛的飛行技術之外，不知你有否留意到，777X引擎罩(Engine Cowling)尾部的排氣噴嘴(Exhaust Nozzle)並沒有如787,747-8和737MAX一樣用上鋸齒型(Chevron)的減噪設計，but why？

2020/3/6 Youtube Boeing - Boeing 777X First Flight

要知道箇中原因，首先你要了解鋸齒型噴嘴(Chevron Nozzle)如何降低噪音。現代飛機噴射引擎(Jet Engine)的噪音主要來引擎廢氣(Engine Exhaust)，噴射引擎主要透過燃燒空氣，使空氣膨脹加速從而產生推力(Thrust)。可是，經過燃燒後的引擎廢氣溫度(Exhaust Gas Temperature/EGT)比起外圍環境的空氣溫度(Ambient Air Temperature)要高，極大之溫差令空氣之間產生劇烈摩擦，結果密集的剪力(Shear Force)和亂流(Turbulence)形成於引擎廢氣與環境空氣所接觸的排氣噴嘴位置，因此產生噪音。

Photo Source: ENHANCEMENT OF PROPULSION PERFORMANCE THROUGH JET NOISE REDUCTION TECHNOLOGIES: A REVIEW

https://www.researchgate.net/figure/Jet-noise-mixing-regions_fig1_273060945

而鋸齒型噴嘴的運作原理，就是透過增加引擎廢氣與環境空氣的接觸面積以及產生漩渦(Vortex)去增加空氣混合比率並減低溫差，令剪力降低，從而減低噪音。不過，以這個方法減低噪音的壞處是在引擎噴嘴位置會產生漩渦狀氣流(Stream-wise Vortices)，這些氣流會降低引擎所產生的推力及飛機效能(Aircraft Performance)。一般而言，鋸齒型噴嘴會減低約4-5%的引擎噪音，同時降低接近1%的引擎推力。變相增加燃油及飛行成本。

Boeing 747-8F Boeing 787-8

Photo Source: WHY DO BOEING 747 AND BOEING 787 ENGINE HAVE CHEVRON NOZZLE?https://www.aircraftnerds.com/2017/03/why-do-boeing-747-and-boeing-787-engine-have-Chevron-Nozzle.html

由於777X使用的引擎是全世界最大的GE9X渦輪扇引擎，引擎直徑達到3.4米，其巨大的引擎罩如果使用鋸齒型噴嘴設計的話，引擎推力和燃油效益估計將會受到更加大的負面影響。除此之外，GE9X引擎擁有10：1的高旁通比(High Bypass Ratio)，經已能夠有效減低引擎噪音。而且研發及製造鋸齒型引擎噴嘴會增加飛機製造及維修成本。飛機設計需要考慮眾多因素，相信波音在衡量飛機營運成本，能源效能和噪音管制需要後，認為777X並沒有需要使用鋸齒型噴嘴降低噪音，因而鋸齒型噴嘴最後並沒有在777X上出現。

Photo Source: GE9X-Engine-Graphic (1)

https://blog.geaviation.com/wp-content/uploads/2015/11/GE9X-Engine-Graphic-1.png

事實上，波音和美國太空總署(NASA)曾經於2010年，在波音777的通用電氣(General Electric)引擎上測試鋸齒型噴嘴，可惜該款引擎罩就最後並沒被正式安裝到777上投入到航空公司日常營運之中。

Photo Source: 2010/12/13 NASA Helps Create a More Silent Night https://www.nasa.gov/topics/aeronautics/features/bridges_chevron_events.html

那飛機噪音又與飛機師有甚麼關係呢？首先，要知道世界各地唔同嘅飛機場會有唔同嘅噪音管制措施(Noise Abatement Procedure(s))，措施可以包括：

1）限制高噪音飛機降落

2）要求飛機在特定時間使用特定航道(Airways)進場(Approach)或離場(Departure)

3）要求飛機在離場時，達到一定的爬升幅度(Climb Gradient)

4）要求飛機在進場時，以持續下降形式(Continuous Decent Profile)進行最後進場(Final Approach)

5）實施宵禁時間(Curfew)，禁止飛機在特定時間進場或離場

6）限制飛機使用引擎反推(Reverse Thrust)及輔助動力裝置(Auxiliary Power Unit/APU)

如果飛機未能達到有關噪音標準要求或機師違反有關規定，機場可以拒絕讓該航班出發/降落，亦有可能向航空公司罰款，所以飛機噪音係可大可小！

問題時間，除了以上的噪音管制措施之外，你們還知道有其他的噪音管制措施嗎？歡迎在下方留言，或邀請你的朋友作答！

**以下免費附送通往香港Aeronautical Information Publication(AIP) Noise Abatement Procedures的連結，有興趣的朋友可以去參考一下！(警告：內有雞腸，請自行斟酌閱讀。)

https://www.hkatc.gov.hk/HK_AIP/AIP/AD/HK_AD2-21to23.pdf

有興趣了解多啲有關777X引擎罩設計嘅資訊的朋友，歡迎觀看以下的短片：

2020/10/03 Youtube Coby Explanes - Why Doesn't The GE9X Have Chevrons?

除此之外，以下亦有一段影片詳細介紹鋸齒型引擎噴嘴如何減低飛機噪音，如果想詳細了解箇中原理，亦歡迎觀看：

2018/06/22 Youtube Mentour Pilot - Keeping MAX quiet - Chevrons.

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