Лекция 8
Методы снижения шума ТРДД. Реактивная струя – глушители шума акустического и механического типа. Лопаточные машины – снижение шума в источнике, системы шумоглушения активного и пассивного типов. Звукопоглощающие конструкции – параметры и акустические характеристики.
Основные направления снижения шума силовой установки самолета
При анализе основных методов снижения шума силовой установки самолета рассматриваются следующие два основных направления:
борьба с шумом в источнике, то есть воздействие на генерацию шума элементами двигателя – лопаточными машинами, камерой сгорания, и на генерацию шума реактивной струей;
снижение интенсивности излучения в процессе его распространения по каналам двигателя и по воздухозаборному каналу.
При этом по каждому из обозначенных направлений могут применяться как пассивные, так и активные методы борьбы с шумом. На рисунке 8.1 рассмотрены основные направления проводимых исследований по повышению акустической эффективности системы шумоглушения силовой установки для перспективного самолета.
Рисунок 8.1
Улучшение ЗПК в воздухозаборнике – повышение акустической эффективности и расширение диапазона частот характеристики эффективного поглощения звука. Достигается за счет применения новых высокоэффективных ЗПК, применения бесшовных конструкций, облицовки ЗПК поверхности воздухозаборника в зоне расположения противообледенительной системы.
Управление шумом вентилятора – оптимизация конструкции ступени вентилятора, включающая оптимальные форму лопатки РК и СА, расстояние между колесами РК и СА, соотношение между числом лопаток РК и СА.
Управление формой канала воздухозаборника – выбор формы канала и выходного сечения воздухозаборника, при которых обеспечивается экранирование излучения сверхзвукового вентилятора на гармониках роторной частоты и экранирование излучения верхней части РК вентилятора в направлении к земной поверхности (отрицательный скос входного сечения воздухозаборника).
Полная облицовка ЗПК стенок канала наружного контура – размещение ЗПК как на «холодной» внешней поверхности канала наружного контура , так и на «горячей» внутренней поверхности КНК.
Облицовка ЗПК стенок камеры смешения потоков каналов внутреннего и наружного контуров ТРДД (для двигателей с общей камерой смешения).
Управление шумом камеры сгорания – оптимизация геометрических и термогазодинамических характеристик камеры сгорания по критерию минимальной интенсивности акустического излучения КС.
Управление шумом реактивной струи – оптимизация параметров смесителя потоков внутреннего и наружного контуров, размещение на срезе сопла устройств, влияющих на структуру и газодинамические характеристики реактивной струи
Структура и акустическая эффективность систем шумоглушения СУ самолетов
Структура системы шумоглушения СУ определяется характером доминирующих источников шума самолета на местности. Если в СУ самолета установлены ТРДД с низкой (менее 22.5) степенью двухконтурности, то основными источниками шума на местности являются лопаточные машины двигателя и реактивная струя. Поэтому эффективная система шумоглушения таких СУ должна включать в свой состав шумоглушащие устройства для снижения шума лопаточных машин двигателя - компрессоров контура низкого давления и турбины, и глушитель шума реактивной струи.
Если в СУ самолета установлены ТРДД с высокой (более 4) степенью двухконтурности, то в самолетах проектов 80-90 годов основными источниками шума на местности являются вентилятор и турбина двигателя. В этом случае система шумоглушения СУ состоит только из ШГУ, предназначенных для снижения шума вентилятора и турбины. Развитая система шумоглушения, размещаемая в газовоздушных каналах СУ находящихся в эксплуатации магистральных самолетов, является основным средством для уменьшения шума ТРДД с высокой степенью двухконтурности.
В новых магистральных самолетах (рисунок 8.2) доминирующими источниками шума на режиме взлета являются реактивная струя и лопаточные машины двигателей, а на режиме захода на посадку – планер самолета и лопаточные машины двигателей.
Рисунок 8.2
Дальнее акустическое поле самолета формируется как суперпозиция излучений от планера, реактивных струй, и от двигателей.
Излучение от двигателей распространяется:
в переднюю полусферу самолета - через воздухозаборные каналы СУ,
в заднюю полусферу - через выхлопные тракты.
В целях снижения интенсивности шума самолета нового поколения, распространяющегося по каналу воздухозаборника двигателя, разрабатываются следующие мероприятия:
адаптивные звукопоглощающие конструкции (ЗПК);
увеличение относительной площади облицованной ЗПК поверхности канала за счет ликвидации стыков между отдельными элементами конструкции и облицовки губы воздухозаборника;
применение трехмерных ЗПК;
скос входного сечения воздухозаборного канала,
применение системы «антишум» в отношении гармонического излучения вентилятора.
В отношении выхлопного тракта двигателя, включающего реактивное сопло, газовоздушные тракты вентилятора, газогенератора и камеры смешения потоков внутреннего и наружного контуров (при ее наличии), рассматриваются возможности существенного повышения эффективности ЗПК за счет оптимизации параметров конструкции и применения новых технологий создания ЗПК, особенно в тракте газогенератора. Исследуются различные методы воздействия на структуру и акустические характеристики реактивной струи посредством изменения конструкции внутренней поверхности и выходной кромки выхлопных сопел.