Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1120

ïðîâîäèòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíîå ïîäòâåðæäåíèå

ëîêàëèçàöèè â êîðïóñàõ äâèãàòåëÿ ôðàãìåíòîâ ðî-

òîðîâ. Òàê, îäíî èç íàèáîëåå äîðîãîñòîÿùèõ èñ-

ïûòàíèé - ïðîâåðêà ëîêàëèçàöèè ðàçðóøåíèÿ ïðè

îáðûâå âåíòèëÿòîðíîé ëîïàòêè. Â âèäó âûñîêîé

ñòîèìîñòè òàêèõ èñïûòàíèé, îíè äîëæíû íîñèòü

èìåííî ïîäòâåðæäàþùèé õàðàêòåð è áûòü ïðåäâà-

ðèòåëüíî ñìîäåëèðîâàíû.

Òàêîå ìîäåëèðîâàíèå âîçìîæíî ñ ïðèìåíåíè-

åì ìåòîäà êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ. Ñëåäóåò îòìåòèòü,

÷òî òàêîå ìîäåëèðîâàíèå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òðó-

äîåìêèé ïðîöåññ ïîäãîòîâêè äàííûõ è ïðîâåäåíèÿ

ðàñ÷åòîâ. Äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷è â òàêîé ïîñòàíîâêå

òðåáóåòñÿ çíàíèå ñâîéñòâ ìàòåðèàëîâ âî âñåì äèà-

ïàçîíå ñêîðîñòåé äåôîðìàöèé, õàðàêòåðíûõ äëÿ

âûñîêèõ ñêîðîñòåé äåôîðìàöèè ïðè ñîóäàðåíèè.

Â êà÷åñòâå ïðèìåðà êîíå÷íî-ýëåìåíòíîãî àíà-

ëèçà ïðîöåññà óäàðà ïðèâåäåì ìîäåëèðîâàíèå óäà-

ðà ðàáî÷åé ëîïàòêè âåíòèëÿòîðà â êîðïóñ (ñì.

Ðèñ. 14.6.5_2). Ìîäåëèðîâàíèå ïîçâîëÿåò íåïîñ-

ðåäñòâåííî íàéòè òðàåêòîðèþ äâèæåíèÿ îòîðâàâ-

øåãîñÿ ôðàãìåíòà ëîïàòêè, îïèñàòü âåñü ïðîöåññ

ñîóäàðåíèÿ ëîïàòêè ñ êîðïóñîì, äðóãèìè ëîïàòêà-

ìè, îöåíèòü â ðàìêàõ ïðèìåíÿåìûõ ìîäåëåé âîç-

ìîæíîñòü ðàçðóøåíèÿ êîðïóñà è âûõîäà îòîðâàâ-

øåãîñÿ ôðàãìåíòà çà ïðåäåëû äâèãàòåëÿ.

14.6.6 - Ðàñ÷åò ýëåìåíòîâ ïîäâåñêè

Ïîäâåñêà äâèãàòåëÿ (ñì. ãëàâó 4) â ïðåäñòàâëÿ-

åò ñîáîé ïðîñòðàíñòâåííóþ ñòåðæíåâóþ ñèñòåìó, êî-

òîðàÿ âîñïðèíèìàåò âåñ è òÿãó äâèãàòåëÿ, ðåàêòèâ-

íûå êðóòÿùèå ìîìåíòû íà êîð

ïóñàõ, èíåðöèîííûå

ñèëû è ãèðîñêîïè÷åñêèå ìîìåíòû, âûçâàííûå ïå-

ðåãðóçêàìè ïðè ýâîëþöèÿõ ñàìîëåòà è âñëåäñòâèå

àòìîñôåðíîé òóðáóëåíòíîñòè. Ýëåìåíòû ïîäâåñ-

êè òàêæå ïîäâåðæåíû âèáðàöèîííîé íàãðóçêå, ïå-

ðåäàâàåìîé îò ðàáîòàþùåãî äâèãàòåëÿ, è ïèêîâûì

ïåðåãðóçêàì ïðè æåñòêîé ïîñàäêå ñàìîëåòà. Â ýòîé

ñâÿçè äëÿ ñòåðæíåé ïîäâåñêè âûïîëíÿþò ñëåäóþ-

ùèå ðàñ÷åòû ïðî÷íîñòè:

- íà ñòàòè÷åñêóþ ïðî÷íîñòü è öèêëè÷åñêóþ

äîëãîâå÷íîñòü. Ýòîò âèä ðàñ÷åòîâ âûïîëíÿåòñÿ äëÿ

ìåäëåííîìåíÿþùèõñÿ íàãðóçîê, êîòîðûå ïîâòîðÿ-

þòñÿ â êàæäîì ïîëåòå;

- ðàñ÷åò íà íåñóùóþ ñïîñîáíîñòü. Çäåñü ó÷è-

òûâàþò ïðåäåëüíî äîïóñòèìûå íàãðóçêè, êîòîðûå

ìîãóò âîçíèêíóòü â îñîáûõ ïîëåòíûõ ñèòóàöèÿõ -

íàïðèìåð, ïðè æåñòêîé ïîñàäêå;

- äëÿ òåõ ñòåðæíåé ïîäâåñêè, êîòîðûå èñïû-

òûâàþò ñæèìàþùèå óñèëèÿ, âûïîëíÿåòñÿ ðàñ÷åò

íà óñòîé÷èâîñòü;

- îöåíêà óñòàëîñòíîé ïðî÷íîñòè; åå âûïîëíÿ-

þò äëÿ äèíàìè÷åñêèõ íàãðóçîê, îáóñëîâëåííûõ

âèáðàöèåé äâèãàòåëÿ è òóðáóëåíòíûìè ÿâëåíèÿìè

â àòìîñôåðå è îïðåäåëÿåìûõ ýêñïåðèìåíòàëüíî.

Âåëè÷èíû äåéñòâóþùèõ ñòàòè÷åñêèõ íàãðó-

çîê îïðåäåëÿþòñÿ ïî äîïóñêàåìûì íîðìàòèâíûìè

äîêóìåíòàìè ýêñïëóàòàöèîííûì ïåðåãðóçêàì äëÿ

ðàçëè÷íûõ ïîëåòíûõ ñëó÷àåâ, òàêèõ êàê ãîðèçîí-

òàëüíûé ïîëåò, ïîñàäêà, «æåñòêàÿ» ïîñàäêà è ò.ä.

Îïðåäåëåíèå óñèëèé â ñòåðæíÿõ ñâîäèòñÿ ê ðàñ÷å-

òó ìåòîäàìè ñòàòèêè â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî â ñòåð-

æíÿõ ìîãóò âîçíèêàòü òîëüêî ðàñòÿãèâàþùèå èëè

ñæèìàþùèå óñèëèÿ. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ñâîáîäû òåï-

ëîâûõ ðàñøèðåíèé ïîäâåñêó äåëàþò ñòàòè÷åñêè îï-

ðåäåëèìîé, ÷òî ñóùåñòâåííî óïðîùàåò ðàñ÷åòû.

Îíè ñâîäÿòñÿ ê ðåøåíèþ ñèñòåìû ëèíåéíûõ àë-

ãåáðàè÷åñêèõ óðàâíåíèé ðàâíîâåñèÿ ñèë è ìîìåí-

Ðèñóíîê 14.6.6_1 - Ïðîóøèíà òÿãè ïîäâåñêè

Íàïðÿæåíèÿ â ïîïåðå÷íîì ñå÷åíèè ïðîóøèíû

Çàçîð â ïðîóøèíå

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1121

òîâ îòíîñèòåëüíî óñèëèé â ñòåðæíÿõ.

Íàïðÿæåíèÿ â êàæäîì ñòåðæíå îïðåäåëÿþòñÿ

â ðàì

êàõ ïðîñòåéøåé ìîäåëè ðàñòÿæåíèÿ äåëåíè-

åì ïîëó÷åííîé ïðîäîëüíîé ñèëû íà ïëîùàäü ïîïå-

ðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ñòåðæíÿ. Íàèáîëåå íàãðóæåííûìè

ýëåìåíòàìè ñòåðæíåé ïîäâåñêè ÿâëÿþòñÿ ïðîóøè-

íû øàðíèðíûõ ñîåäèíåíèé

(ñì. Ðèñ. 14.6.6_1), ñ ïî-

ìîùüþ êîòîðûõ ñòåðæíè ñîåäèíÿþòñÿ ñ êîðïóñà-

ìè äâèãàòåëÿ è ïèëîíîì ñàìîëåòà. Íàïðÿæåíèå

ðàñòÿæåíèÿ â ïðîóøèíå â ïðîñòåéøåé ïîñòàíîâêå

- â ïðåäïîëîæåíèè îäíîîñíîãî íàïðÿæåííîãî ñî-

ñòîÿíèÿ è áåç ó÷åòà êîíöåíòðàöèè íàïðÿæåíèé -

îïðåäåëÿþòñÿ âûðàæåíèåì:

, (14.6.6-1)

ãäå P - óñèëèå â ñòåðæíå;

F - ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ïðîóøèíû.

Ïðè ðàñ÷åòå ïî âûðàæåíèþ (14.6.6-1) ïðåä-

ïîëàãàåòñÿ, ÷òî íàïðÿæåíèÿ èìåþò ðàâíîìåðíîå

ðàñïðåäåëåíèå ïî ñå÷åíèþ ïðîóøèíû. Òàêîå äî-

ïóùåíèå ïðèåìëåìî ïðè ðàñ÷åòå íà

íåñóùóþ ñïî-

ñîáíîñòü. Êîãäà âåëè÷èíà íàãðóçêè ïîâûøàåòñÿ äî

ðàçðóøàþùåãî çíà÷åíèÿ, íàïðÿæåíèÿ â ñå÷åíèè

ïðîóøèíû ïî÷òè âûðàâíèâàþòñÿ âñëåäñòâèå ïëàñ-

òè÷íîñòè ìàòåðèàëà è èõ íåðàâíîìåðíîñòüþ ìîæ-

íî ïðåíåáðå÷ü. Äëÿ îöåíêè çàïàñà ïî íåñóùåé ñïî-

ñîáíîñòè íàïðÿæåíèÿ (14.6.6-1) ñðàâíèâàþò

ñ ïðåäåëîì ïðî÷íîñòè ìàòåðèàëà.

Ïðè äåéñòâèè íàãðóçêè â øòàòíûõ óñëîâèÿõ

ïîëåòà ðàñïðåäåëåíèå íàïðÿæåíèé â ïðîóøèíå íå-

Ðèñóíîê 14.6.6_4 - Ñõåìà ïðèëîæåíèÿ íàãðóçêè äëÿ ðàñ÷åòà íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ ïðîóøèíû è

êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ìîäåëü

ðàâíîìåðíî. Íåðàâíîìåðíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ íà-

ïðÿæåíèé âîçíèêàåò âñëåäñòâèå èçãèáíûõ äåôîð-

ìàöèé ïðîóøèíû (ñì. Ðèñ. 14.6.6_1). Èçãèáíûå äå-

ôîðìàöèè è íàïðÿæåíèÿ áóäóò áîëåå âûñîêèìè,

åñëè ìåæäó ïðîóøèíîé èìååòñÿ ïîâûøåííûé çà-

çîð (ñì. Ðèñ. 14.6.6_1), ïîñêîëüêó â ýòîì ñëó÷àå èç-

ãèá ïðîóøèíû âîçðàñòàåò èç-çà óâåëè÷åíèÿ èçãè-

áàþùåãî ìîìåíòà.

Íàèáîëåå ïîëíûé ó÷åò îñîáåííîñòåé ãåîìåò-

ðèè ïðîóøèí (ñôåðè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé, áóðòîâ

è ïð.) è êîíòàêòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ äåòàëåé ïîä

íàãðóçêîé âîçìîæåí ïðè ðàñ÷åòå ìåòîäîì êîíå÷-

íûõ ýëåìåíòîâ. Íà Ðèñ. 14.6.6_4 ïîêàçàíà ãåîìåò-

ðèÿ è ñõåìà ïðèëîæåíèÿ íàãðóçêè äëÿ ðàñ÷åòà ÍÄÑ

ïðîóøèíû ñ âòóëêîé è êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ìîäåëü.

Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà íàïðÿæåíèé â ïðîóøèíå òÿãè

ïðåäñòàâëåíû íà Ðèñ. 14.6.6_5.

Ìàêñèìàëüíûå íàïðÿæåíèÿ, ïîëó÷åííûå ñ ïî-

ìîùüþ êîíå÷íî-ýëåìåíòíîãî ðàñ÷åòà, èìåþò ìåñ-

òî íà âíóòðåííåé ñôåðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè ïðî-

óøèíû è ïðåâûøàþò ñðåäíåå çíà÷åíèå ïî (14.6.6-1)

â äâà ðàçà.

Ðèñóíîê 14.6.6_5 - Íàïðÿæåíèå â ïðîóøèíå

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1122

14.7 - Àíãëî-ðóññêèé ñëîâàðü-

ìèíèìóì

allowable stress - äîïóñòèìîå íàïðÿæåíèå

amplitude - àìïëèòóäà

asymmetric - àñèììåòðè÷íûé

bending - èçãèá

boundary condition - ãðàíè÷íîå óñëîâèå

breakdown -ïîëîìêà

compression - ñæàòèå

core - ñòåðæåíü

crack - òðåùèíà

crack growth - ðîñò òðåùèíû

creep - ïîëçó÷åñòü

cyclic - öèêëè÷åñêèé

damage - ïîâðåæäåíèå

decrement -äåêðåìåíò

defect - äåôåêò

durability - äîëãîâå÷íîñòü

dynamic - äèíàìè÷åñêèé

elasticity -óïðóãîñòü

environment -îáîëî÷êà

estimation -îöåíêà

failure - ïîëîìêà

fatigue - óñòàëîñòü

fatigue limit - ïðåäåë âûíîñëèâîñòè

finite element method (FEM) - ìåòîä êîíå÷íûõ ýëå-

ìåíòîâ

flaw - äåôåêò

forced vibration - âûíóæäåííûå êîëåáàíèÿ

fracture - ðàçðóøåíèå

free vibration - ñâîáîäíûå êîëåáàíèÿ

frequency - ÷àñòîòà

life prediction - ïðåäñêàçàíèå äîëãîâå÷íîñòè

loading - íàãðóæåíèå

low cycle fatigue - ìàëîöèêëîâàÿ óñòàëîñòü

natural vibration mode - ñîáñòâåííàÿ ôîðìà êîëåáà-

íèé

operating load - äåéñòâóþùàÿ íàãðóçêà

oscillation - êîëåáàíèÿ

overload - ïåðåãðóçêà

plasticity - ïëàñòè÷íîñòü

pressure - äàâëåíèå

random - ñëó÷àéíîå

reliability - íàäåæíîñòü

residual stress - îñòàòî÷íîå íàïðÿæåíèå

resonance - ðåçîíàíñ

scale factor - ìàñøòàáíûé ôàêòîð

self-excited vibration - àâòîêîëåáàíèÿ

specimen - îáðàçåö

static - ñòàòè÷åñêèé

strain - äåôîðìàöèÿ

strength - ïðî÷íîñòü

strengthened - óïðî÷íåííûé

stress - íàïðÿæåíèå

stress concentration - êîíöåíòðàöèÿ íàïðÿæåíèé

stress history - èñòîðèÿ íàãðóæåíèÿ

stress intensity factor - êîýôôèöèåíò èíòåíñèâíîñ-

òè íàïðÿæåíèé

structural analyses - ïðî÷íîñòíîé ðàñ÷åò

survivability - æèâó÷åñòü

tension - ðàñòÿæåíèå

test - èñïûòàíèå

three-dimensional - òðåõìåðíûé

torsion - êðó÷åíèå

ultimate load - ðàçðóøàþùàÿ íàãðóçêà

vibration - âèáðàöèÿ, êîëåáàíèÿ

14.8 – Ïåðå÷åíü èñïîëüçîâàííîé

ëèòåðàòóðû

14.8.1. Áèðãåð È.À. , Ìàâëþòîâ Ð.Ð. Ñîïðîòèâëå-

íèå ìàòåðèàëîâ. - Ì.: Íàóêà, 1986. 560 ñ.

14.8.2. Áèðãåð È.À., Øîðð Á.Ô. Òåðìîïðî÷íîñòü äå-

òàëåé ìàøèí. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1975ã. – 454 ñ.

14.8.3. Áèðãåð È.À., Øîðð Á.Ô., Èîñèëåâè÷ Ã.Á. Ðàñ-

÷åò íà ïðî÷íîñòü äåòàëåé ìàøèí. - Ì.: Ìàøèíî-

ñòðîåíèå, 1979ã. – 702 ñ.

14.8.4. Âèáðàöèè â òåõíèêå, ò.1. Ïîä ðåä. Áîëîòè-

íà Â.Â. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1978, 352 ñ.

14.8.5. Âèáðàöèè â òåõíèêå, ò.3. Ïîä ðåä. Äèìòåí-

áåðãà Ô.Ì. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1980

14.8.6. Âèáðàöèè â òåõíèêå, ò.6. Ïîä ðåä. Ôðîëîâà Ê.Â.

- Ì.:

Ìàøèíîñòðîåíèå, 1981, 456

ñ.

14.8.7. Äåìüÿíóøêî È.Â., Áèðãåð È.À. Ðàñ÷åò íà

ïðî÷íîñòü âðàùàþùèõñÿ äèñêîâ, 1978ã. – 247ñ.

14.8.8. Çàëüöìàí Ì.Ì. Ïðî÷íîñòü è êîëåáàíèÿ ýëå-

ìåíòîâ êîíñòðóêöèé ÃÒÄ. Êîíñïåêò ëåêöèé ïîä ðåä.

Ïûõòèíà Þ.À. - Ðåäàêöèîííî-èçäàòåëüñêèé îòäåë

ÏÏÈ, Ïåðìü, 1973, 236 ñ.

14.8.9. Çåíêåâè÷ Î.Ê., ×àíã È. Ìåòîä êîíå÷íûõ ýëå-

ìåíòîâ â òåîðèè ñîîðóæåíèé è â ìåõàíèêå ñïëîø-

íûõ ñðåä. - Ì.: Íåäðà, 1974ã. – 238 ñ.

14.8.10. Çåíêåâè÷ Î. Ìåòîä êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ â -

òåõíèêå.

- Ì.:

Ìèð, 1975.

14.8.11. Êîëëèíç Äæ. Ïîâðåæäåíèå ìàòåðèàëîâ â êîí-

ñòðóêöèÿõ.

- Ì.:

Ìèð, 1984, 624 ñ.

14.8.12. Êîòåðîâ Í.È., Äàðåâñêèé Â.Ì., Íèêóëèí

Ì.Â., Ãîé Â.Ô. Ìåòîäû ðàñ÷åòà íà ïðî÷íîñòü êîð-

ïóñîâ, îáîëî÷åê, íàïðàâëÿþùèõ è ñîïëîâûõ àïïà-

ðàòîâ ãàçîòóðáèííîãî äâèãàòåëÿ. Îòâ. ðåä. Áèðãåð

È.À. Òðóäû ÖÈÀÌ ¹769, Ì., ÖÈÀÌ, 1977, 344 ñ.

14.8.13. Ëîêàé Â.È., Ìàêñóòîâà Ì.Ê., Ñòðóíêèí

Â.Ê. Ãàçîâûå òóðáèíû äâèãàòåëåé ëåòàòåëüíûõ àï-

ïàðàòîâ. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1991.

14.8.14. Ìàëèíèí Í.Í. Ïðèêëàäíàÿ òåîðèÿ ïëàñòè÷-

Ãëàâà 14 - Äèíàìèêà è ïðî÷íîñòü ÃÒÄ

1123

íîñòè è ïîëçó÷åñòè.-Ì.:Ìàøèíîñòðîåíèå. 1968,

400ñ.

14.8.15. Íàó÷íûé âêëàä â ñîçäàíèå àâèàöèîííûõ

äâèãàòåëåé. Ò.1. Ïîä ðåä. Â.À.Ñêèáèíà è Â.È. Ñî-

ëîíèíà. - Ì.:Ìàøèíîñòðîåíèå. 2000. 725 ñ.

14.8.16. Íåñòàöèîíàðíûå ÿâëåíèÿ â òóðáîìàøèíàõ

/Àâãóñòèíîâè÷ Â.Ã., Èíîçåìöåâ À.À, Øìîòèí Þ.Í.

è äð. - Åêàòåðèíáóðã, ÓÐÎ ÐÀÍ, 1999.

14.8.17. Íîâèêîâ Ä.Ê. Ïðîåêòèðîâàíèå ãèäðîäèíà-

ìè÷åñêèõ äåìïôåðîâ îïîð ðîòîðîâ äâèãàòåëåé ëå-

òàòåëüíûõ àïïàðàòîâ. Ñàìàðà, Èçäàòåëüñüâî Ñàìàð-

ñêîãî íàó÷íîãî öåíòðà ÐÀÍ, 2000, 164 ñ.

14.8.18. Íîððè Ä., äåÔðèç Æ. Ââåäåíèå â ìåòîä êî-

íå÷íûõ ýëåìåíòîâ. - Ì.: Ìèð, 1981ã. – 303 ñ.

14.8.19. Ïåòåðñîí Ð. Êîýôôèöèåíòû êîíöåíòðàöèè

íàïðÿæåíèé. - Ì.: Ìèð, 1977ã. –301ñ.

14.8.20. Ïèñàðåíêî Ã.Ñ., ßêîâëåâ À.Ï., Ìàòâååâ Â.Â.

Ñïðàâî÷íèê ïî ñîïðîòèâëåíèþ ìàòåðèàëîâ. - Êèåâ,

Íàóêîâà Äóìêà, 1975.

14.8.21. Ïîíîâêî ß.Ã. Ìåõàíèêà äåôîðìèðóåìîãî

òâåðäîãî òåëà: ñîâðåìåííûå êîíöåïöèè, îøèáêè è

ïàðàäîêñû. - Ì.: Íàóêà, 1985. 288 ñ.

14.8.22. Ðàáèíîâè÷ Â.Ï. Ïðî÷íîñòü òóðáèííûõ äèñ-

êîâ, 1966ã. – 146ñ.

14.8.23. Ñåðãååâ Ñ.È. Äåìïôèðîâàíèå ìåõàíè÷åñ-

êèõ êîëåáàíèé. - Ì.: Ôèçìàòãèç, 1959, 408 ñ.

14.8.24. Ñêóáà÷åâñêèé Ã.Ñ. Àâèàöèîííûå ãàçîòóð-

áèííûå äâèãàòåëè. Êîíñòðóêöèÿ è ðàñ÷åò äåòàëåé.

- Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1981ã. – 550 ñ.

14.8.25. Òèìîøåíêî Ñ.Ï., Ãóäüåð Äæ. Òåîðèÿ óï-

ðóãîñòè. - Ì.: Íàóêà, 1975, 576 ñ.

14.8.26. Òèìîøåíêî Ñ.Ï., ßíã Ä.Õ., Óèâåð Ó. Êîëå-

áàíèÿ â èíæåíåðíîì äåëå. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå,

1985, 472 ñ.

14.8.27. Òðîùåíêî Â.Ò., Ïîêðîâñêèé Â.Â., Ïðîêî-

ïåíêî À.Â. Òðåùèíîñòîéêîñòü ìåòàëëîâ ïðè öèê-

ëè÷åñêîì íàãðóæåíèè. - Êèåâ, Íàóêîâà Äóìêà, 1987,

252 ñ.

14.8.28. Õðîíèí Ä.Â. Êîëåáàíèÿ â äâèãàòåëÿõ ëå-

òàòåëüíûõ àïïàðàòîâ. - Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1980,

296ñ.

14.8.29. Øàíÿâñêèé À.À. Áåçîïàñíîå óñòàëîñòíîå

ðàçðóøåíèå ýëåìåíòîâ àâèàêîíñòðóêöèé. Ñèíåðãå-

òèêà â èíæåíåðíûõ ïðèëîæåíèÿõ. Óôà, Ìîíîãðà-

ôèÿ, 2003, 803 ñ.

14.8.30. Äîðîøêî Ñ.Ì. Êîíòðîëü è äèàãíîñòèðî-

âàíèå òåõíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ãàçîòóðáèííûõ äâè-

ãàòåëåé ïî âèáðàöèîííûì ïàðàìåòðàì.- Ì.: Òðàíñ-

ïîðò, 1984.–128 ñ.

Ãëàâà 15 - Øóì ÃÒÄ

1124

Ãëàâà 15 - Øóì ÃÒÄ

Â ïîñëåäíèå äåñÿòèëåòèÿ àêòóàëüíåéøåé ïðî-

áëåìîé äëÿ âñåãî ìèðà ÿâëÿåòñÿ çàùèòà îêðóæàþ-

ùåé ñðåäû. Â ÷àñòíîñòè, âñå áîëüøåå çíà÷åíèå

ïðèîáðåòàåò íåîáõîäèìîñòü ñíèæåíèÿ øóìà ñàìî-

ëåòîâ íà ìåñòíîñòè. Àêóñòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòè-

êè ÿâëÿþòñÿ âàæíåéøèì ïàðàìåòðîì, îïðåäåëÿþ-

ùèì âîçìîæíîñòü ýêñïëóàòàöèè âîçäóøíîãî ñóäíà.

Ìåæäóíàðîäíûå ñòàíäàðòû è ðåêîìåíäóåìàÿ

ïðàêòèêà ïî ðåøåíèþ ïðîáëåìû àâèàöèîííîãî øóìà

âïåðâûå áûëè ðàçðàáîòàíû è îôèöèàëüíî èçäàíû

Ñîâåòîì ÈÊÀÎ (Ìåæäóíàðîäíîé Îðãàíèçàöèåé

Ãðàæäàíñêîé Àâèàöèè) â 1971 ãîäó â âèäå Ïðèëî-

æåíèÿ 16 (ãëàâà 2) ê Êîíâåíöèè î ìåæäóíàðîäíîé

ãðàæäàíñêîé àâèàöèè è íà÷àëè äåéñòâîâàòü

ñ 6 ÿí-

âàðÿ 1972 ãîäà. Ïðîãðåññ â ðàçâèòèè ãðàæäàíñêîé

àâèàöèè è ïðèìåíåíèå â ÑÓ ÒÐÄÄ ñ âûñîêîé ñòå-

ïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè, ñíàáæåííûõ ðàçâèòîé

ñèñòåìîé øóìîãëóøåíèÿ, îáóñëîâèëè ïîÿâëåíèå

â 1978 ãîäó íîâûõ, áîëåå æåñòêèõ íîðì íà óðîâíè

øóìà ñàìîëåòîâ íà ìåñòíîñòè, èçâåñòíûõ ñåãîäíÿ

êàê íîðìû Ãëàâû 3 òîìà 1 Ïðèëîæåíèÿ 16 [15.7.1]

Â 2001 ãîäó íà 33-é Àññàìáëåå ÈÊÀÎ áûëè

óòâåðæäåíû íîâûå íîðìû íà óðîâíè øóìà ñàìî-

ëåòîâ – íîðìû Ãëàâû 4 ñî ñðîêîì ââåäåíèÿ â äåé-

ñòâèå ñ 1 ÿíâàðÿ 2006 ãîäà. Íîðìû Ãëàâû 4 â ñóì-

ìå ïî òðåì êîíòðîëüíûì òî÷êàì íà ìåñòíîñòè íà

10 EPN äÁ æåñò÷å íîðì Ãëàâû 3. Ñ 1 àïðåëÿ 2002

ãîäà íà÷àë äåéñòâîâàòü çàïðåò ÈÊÀÎ íà ýêñïëóà-

òàöèþ ñàìîëåòîâ, óðîâíè øóìà êîòîðûõ íå ñîîò-

âåòñòâóþò òðåáîâàíèÿì íîðì Ãëàâû 3. Íîðìû Ãëà-

âû 4 ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ òîëüêî íà ñàìîëåòû, çàÿâêà

íà ñåðòèôèêàöèþ òèïà êîòîðûõ áóäåò ïîäàíà ïîñ-

ëå 1 ÿíâàðÿ 2006 ãîäà.

Â ÈÊÀÎ ïðîäîëæàåòñÿ îáñóæäåíèå âîïðîñà

îá ýêñïëóàòàöèè ñàìîëåòîâ, çàÿâêà íà ñåðòèôèêà-

öèþ êîòîðûõ ïîäàíà äî 1 ÿíâàðÿ 2006 ãîäà, è óäîâ-

ëåòâîðÿþùèõ Ãëàâå 3, íî íå óäîâëåòâîðÿþùèõ Ãëà-

âå 4. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ÈÊÀÎ ïðåäëîæèò

àâèàêîìïàíèÿì ñíèìàòü ñ ýêñïëóàòàöèè ñàìîëåòû

ñ çàïàñîì ïî øóìó îòíîñèòåëüíî ãëàâû 3 íå áîëåå

5 EPNäÁ, â òå÷åíèå 2006…2013 ãîäà, à ñàìîëåòû

ñ çàïàñîì áîëüøå 5 EPNäÁ, íî ìåíüøå 10 EPNäÁ

– ñ 2013 ïî 2020 ãîä. Â ìàðòå 2002 ãîäà Åâðîïàð-

ëàìåíò è Ñîâåò ÅÑ ïðèíÿëè äèðåêòèâó ¹ 2002/30/

ÅÑ, êîòîðàÿ óñòàíàâëèâàåò ïîðÿäîê ââåäåíèÿ

ñ 2002 ãîäà íà òåððèòîðèè ñòðàí-÷ëåíîâ ÅÑ îãðà-

íè÷åíèé íà ýêñïëóàòàöèþ òàê íàçûâàåìûõ ñàìî-

ëåòîâ «Ñ ìàëûì çàïàñîì ïî ñîîòâåòñòâèþ» – ñà-

ìîëåòîâ, óðîâíè øóìà êîòîðûõ ñîîòâåòñòâóþò

òðåáîâàíèÿì íîðì ãëàâû 3 ñòàíäàðòà ÈÊÀÎ ñ çà-

ïàñîì íå áîëåå 5 EPN äÁ.

Âûøåñêàçàííîå ãîâîðèò î òîì, ÷òî íåò îñíî-

âàíèé ïîäâåðãàòü ñîìíåíèþ òåíäåíöèþ íåïðåðûâ-

íîãî óæåñòî÷åíèÿ íîðì ïî øóìó ñàìîëåòîâ.

15.1 - Èñòî÷íèêè øóìà ÃÒÄ

Äëÿ ïîíèìàíèÿ ïðîáëåìû ïîäàâëåíèÿ øóìà

äâèãàòåëÿ íåîáõîäèìî çíàòü ïðèðîäó åãî èñòî÷íè-

êîâ è èõ îòíîñèòåëüíûé âêëàä â îáùèé óðîâåíü

øóìà äâèãàòåëÿ. Âàæíåéøèìè èñòî÷íèêàìè ÿâëÿ-

þòñÿ ðåàêòèâíàÿ ñòðóÿ, âåíòèëÿòîð, êîìïðåññîð,

òóðáèíà è êàìåðà ñãîðàíèÿ (ñì. Ðèñ. 15.1_1).

Ýòè èñòî÷íèêè ïîä÷èíÿþòñÿ ðàçëè÷íûì çàêî-

íàì è èìåþò ðàçëè÷íûå ìåõàíèçìû ãåíåðàöèè, íî

â òîé èëè èíîé ñòåïåíè âñå îíè ñâÿçàíû ñî ñêîðîñ-

òüþ ïîòîêà [15.7.2, 15.7.3, 15.7.4].

Øóì âûõëîïíîé ñòðóè â áîëüøåé ñòåïåíè çà-

âèñèò îò ñêîðîñòè, ÷åì øóì êîìïðåññîðà èëè òóð-

áèíû, ïîýòîìó ñíèæåíèå ñêîðîñòè ñòðóè èìååò

áîëüøåå âëèÿíèå, ÷åì ýêâèâàëåíòíîå ñíèæåíèå

îêðóæíîé ñêîðîñòè â êîìïðåññîðå èëè òóðáèíå.

Øóì âûõëîïíîé ñòðóè (ñì. Ðèñ. 15.1_1) âûçûâà-

åòñÿ ìîùíûì è, ñëåäîâàòåëüíî, êðàéíå òóðáóëåíò-

íûì ñìåøåíèåì âûõëîïíûõ ãàçîâ ñ àòìîñôåðîé

è ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì âëèÿíèÿ ñäâèãà, âûçûâàåìî-

ãî îòíîñèòåëüíîé ñêîðîñòüþ ìåæäó âûõëîïíîé

ñòðóåé è àòìîñôåðîé (ñì. Ðèñ. 15.1_2).

Ìàëûå âèõðè, ñîçäàâàåìûå îêîëî âûõëîïíîãî

êàíàëà, ÿâëÿþòñÿ ïðè÷èíîé âûñîêî÷àñòîòíîãî

øóìà, à âíèç ïî ïîòîêó áîëåå êðóïíûå âèõðè âûçû-

âàþò íèçêî÷àñòîòíûé øóì. Ê òîìó æå, êîãäà ñêî-

ðîñòü ñòðóè ïðåâûøàåò ìåñòíóþ ñêîðîñòü çâóêà,

âíóòðè ÿäðà ñòðóè ôîðìèðóþòñÿ ðåãóëÿðíûå óäàð-

íûå âîëíû. Ýòîò ïðîöåññ ïîðîæäàåò äèñêðåòíûé òîí

è âûáîðî÷íîå ñïåêòðàëüíîå óñèëåíèå øóìà ñìåøå-

íèÿ. Ñíèæåíèå óðîâíÿ øóìà ïðîèñõîäèò

â òåõ ñëó-

÷àÿõ, êîãäà óñêîðÿåòñÿ ïðîöåññ ñìåøåíèÿ, ñîêðà-

ùàåòñÿ çîíà ñìåøåíèÿ è ñíèæàåòñÿ ñêîðîñòü ñòðóè

îòíîñèòåëüíî àòìîñôåðû.

Øóì êîìïðåññîðà è òóðáèíû ÿâëÿåòñÿ ðåçóëü-

òàòîì âçàèìîäåéñòâèÿ ïîëåé äàâëåíèÿ è òóðáóëåí-

òíûõ ñëåäîâ ëîïàòîê ðîòîðà è ñòàòîðà, è ìîæåò áûòü

îïðåäåëåí êàê øóì äâóõ ðàçëè÷íûõ òèïîâ: äèñêðåò-

íûé òîí (íà åäèíè÷íîé ÷àñòîòå) è øèðîêîïîëîñíûé

øóì

(ñì. Ðèñ. 15.1_1).

Äèñêðåòíûå òîíû ãåíåðèðó-

þòñÿ ïåðèîäè÷åñêèì ïðîõîæäåíèåì òóðáóëåíòíûõ

ñëåäîâ ðîòîðíûõ ëîïàòîê ÷åðåç ñòóïåíè âíèç ïî ïî-

òîêó (òàê íàçûâàåìîå ñëåäîâîå âçàèìîäåéñòâèå), âû-

çûâàÿ ñåðèþ òîíîâ è èõ ãàðìîíèê îò êàæäîé ñòóïå-

íè.

Èíòåíñèâíîñòü ñëåäîâîãî âçàèìîäåéñòâèÿ

â áîëüøîé ñòåïåíè çàâèñèò îò ðàññòîÿíèÿ ìåæäó

ðåøåòêàìè ðîòîðà è ñòàòîðà. Åñëè ðàññòîÿíèå îò-

íîñèòåëüíî íåáîëüøîå, òîãäà âîçíèêàåò èíòåíñèâ-

íîå ïîëå äàâëåíèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ, ÷òî â ðåçóëü-

Ãëàâà 15 - Øóì ÃÒÄ

1125

òàòå ïðèâîäèò ê ãåíåðàöèè ìîùíûõ òîíîâ.

Â äâè-

ãàòåëÿõ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñòè

ñëåäû ëîïàòîê âåíòèëÿòîðà ïðîõîäÿò âíèç ïî

ïîòîêó ÷åðåç ñòàòîð, ïðîèçâîäÿ òàêèå òîíû, íî

ìåíüøåé èíòåíñèâíîñòè, áëàãîäàðÿ ìåíüøèì

ñêîðîñòÿì è áîëüøåìó ðàññòîÿíèþ ìåæäó ðîòî-

ðîì è ñòàòîðîì. Øèðîêîïîëîñíûé øóì ÿâëÿåò-

ñÿ ðåçóëüòàòîì âçàèìîäåéñòâèÿ êàæäîé ëîïàòêè

ðîòîðà ñ ïîòîêîì äàæå ïðè ïëàâíîì îáòåêàíèè.

Òóðáóëåíòíîñòü

â ïîòîêå, ïðîõîäÿùåì íàä ëîïàò-

êîé óâåëè÷èâàåò èíòåíñèâíîñòü øèðîêîïîëîñíîãî

øóìà è òàêæå ìîæåò âûçûâàòü òîíàëüíûé øóì.

Â îäíîêîíòóðíîì äâèãàòåëå óðîâåíü øóìà

ñòðóè íàñòîëüêî âûñîê, ÷òî îòíîñèòåëüíûé âêëàä

êîìïðåññîðà è òóðáèíû â îáùèé óðîâåíü øóìà

íåçíà÷èòåëåí íà âñåõ ðåæèìàõ, êðîìå ïîñàäî÷-

íûõ. Â äâóõêîíòóðíûõ äâèãàòåëÿõ øóì ñòðóè ïà-

äàåò

ñ óìåíüøåíèåì ñêîðîñòè, íî âîçðàñòàåò íà

âåíòèëÿòîðå è òóðáèíå.

Ââåäåíèå îäíîñòóïåí÷àòîãî ÊÍÄ (âåíòèëÿòî-

ðà) çíà÷èòåëüíî ñíèæàåò øóì êîìïðåññîðà, ïîòîìó

÷òî ñíèæàþòñÿ ñóììàðíûå óðîâíè âçàèìîäåéñòâèÿ

è òóðáóëåíòíîñòè. Êîãäà ñòåïåíü äâóõêîíòóðíîñòè

äîñòèãàåò ~ 5, øóì ñòðóè óìåíüøàåòñÿ äî òàêîãî

óðîâíÿ, ÷òî øóì âíóòðåííèõ èñòî÷íèêîâ ñòàíîâèò-

ñÿ äîìèíèðóþùèì.

Ïðîñëóøèâàåòñÿ ñðåäè äðóãèõ èñòî÷íèêîâ

øóìà âíóòðè äâèãàòåëÿ òàêæå è øóì êàìåðû ñãî-

ðàíèÿ (ñì. Ðèñ. 15.1_1). Ýòî çíà÷èòåëüíûé, íî íå

äîìèíèðóþùèé èñòî÷íèê, áëàãîäàðÿ òîìó, ÷òî îí

Ðèñóíîê 15.1_1 – Îñíîâíûå èñòî÷íèêè øóìà äâèãàòåëÿ

Ãëàâà 15 - Øóì ÃÒÄ

1126

ñêðûò â ãàçîãåíåðàòîðå äâèãàòåëÿ. Îäíàêî, îí èìååò

ñâîþ äîëþ â øèðîêîïîëîñíîì è òîíàëüíîì øóìå,

êàê ðåçóëüòàò ìîùíîé àêóñòè÷åñêîé àêòèâíîñòè

â êàìåðå ñãîðàíèÿ.

15.2 - Âëèÿíèå ïàðàìåòðîâ

ðàáî÷åãî ïðîöåññà è êîíñòðóê-

òèâíîé ñõåìû íà øóì ÒÐÄÄ

Îñíîâíûìè ïàðàìåòðàìè, îïðåäåëÿþùèìè

øóì ÒÐÄÄ ÿâëÿþòñÿ îêðóæíàÿ ñêîðîñòü âåíòèëÿ-

òîðà è ñêîðîñòü èñòå÷åíèÿ ãàçîâ èç ñîïëà. Øåñòàÿ

ñòåïåíü îêðóæíîé ñêîðîñòè âåíòèëÿòîðà îïðåäå-

ëÿåò óðîâåíü åãî àêóñòè÷åñêîé ìîùíîñòè, à óðî-

âåíü ìîùíîñòè ñòðóè îïðåäåëÿåòñÿ âîñüìîé ñòå-

ïåíüþ åå ñêîðîñòè. Ïîýòîìó äëÿ îáåñïå÷åíèÿ

ìàëîøóìíîñòè ïðîåêòèðóåìîãî ÒÐÄÄ íåîáõîäèìî

âûáèðàòü âûñîêèå ñòåïåíè äâóõêîíòóðíîñòè, ñî-

÷åòàÿ èõ ñ óìåíüøåííûìè çíà÷åíèÿìè îêðóæíûõ

ñêîðîñòåé âåíòèëÿòîðà. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ñëå-

äóåò ó÷åñòü èñêëþ÷åíèå èç ñõåìû âåíòèëÿòîðà

ÂÍÀ, ÷òî îáåñïå÷èâàåò ñóùåñòâåííîå ñíèæåíèå

øóìà íà 2…3 PN äÁ (âîñïðèíèìàåìûé øóì).

Àíàëèç çàâèñèìîñòè óðîâíåé øóìà îò âåëè÷è-

íû îñåâîãî çàçîðà ìåæäó ðåøåòêàìè ðîòîðà è

ñòà-

òîðà ïîçâîëÿåò óñòàíîâèòü, ÷òî ïðè óâåëè÷åíèè

îòíîøåíèÿ çàçîðà ê îñåâîé ïðîåêöèè õîðäû ëîïàò-

êè âåíòèëÿòîðà ñ 0,25 äî 2, ñíèæåíèå âîñïðèíè-

ìàåìîãî øóìà ñîñòàâëÿåò ~5 PN äÁ. Êðîìå ýòîãî

ñëåäóåò îáåñïå÷èòü ñîîòíîøåíèå ÷èñëà ëîïàòîê

ñòàòîðà è ðîòîðà >2. Ïðè ýòîì óñëîâèè ðåàëèçóåò-

ñÿ òàê íàçûâàåìàÿ îòñå÷êà îñíîâíîãî òîíà ÷àñòî-

òû ñëåäîâàíèÿ ëîïàòîê âåíòèëÿòîðà, ÷òî ïðèâîäèò

ê ñíèæåíèþ øóìà íà 3…5 PN äÁ.

Ââåäåíèåì â ñõåìó âåíòèëÿòîðà íàêëîííîãî

ÑÀ ñî ñêîøåííûìè ëîïàòêàìè ìîæíî îáåñïå÷èòü

ñíèæåíèå ýôôåêòèâíîãî âîñïðèíèìàåìîãî øóìà

ïðè ïîñàäêå íà ~ 3 EPN äÁ.

Òàêîå æå ñíèæåíèå EPNL, íî â êîíòðîëüíîé

òî÷êå ïðè âçëåòå, äîñòèãàåòñÿ ïðè ðåàëèçàöèè øåâ-

ðîííîãî ñîïëà.

Íà ïîñëåäíåì ýòàïå ýôôåêòèâíàÿ ñèñòåìà çâó-

êîïîãëîùàþùèõ êîíñòðóêöèé ìîæåò îáåñïå÷èòü

ñóììàðíîå ñíèæåíèå øóìà ñàìîëåòà íà ìåñòíîñ-

òè >15 EPN äÁ.

15.3 - Ìåòîäû îöåíêè

àêóñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê

Ìåòîäèêà ðàñ÷åòà øóìà äâèãàòåëÿ îñíîâàíà

íà äàííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé øóìà

ñòðóé è êîìïðåññîðîâ è ñîîòâåòñòâóåò øèðîêîìó

äèàïàçîíó èçìåíåíèÿ îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ, îïðå-

äåëÿþùèõ øóì: îêðóæíîé ñêîðîñòè âåíòèëÿòîðà

(100…500 ì/ñ) è ñêîðîñòè èñòå÷åíèÿ ãàçîâ èç ñî-

ïëà (250…750 ì/ñ). Öåëüþ òàêîé ðàñ÷åòíî - ýêñïå-

ðèìåíòàëüíîé ìåòîäèêè ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåíèå ìàò-

ðèö øóìà äâèãàòåëÿ, ò.å. òðåòüîêòàâíûõ ñïåêòðîâ

çâóêîâîãî äàâëåíèÿ íà ïîëóîêðóæíîñòè ðàäèóñîì

50 ì. Çàòåì ýòè äàííûå ïåðåñ÷èòûâàþòñÿ â øóì

ñàìîëåòà íà ìåñòíîñòè ñ ó÷åòîì åãî òðàåêòîðíî-

ñêîðîñòíûõ õàðàêòåðèñòèê, òàê êàê â êîíå÷íîì èòî-

Ðèñóíîê 15.1_2 – Ñõåìà øóìîîáðàçîâàíèÿ ñòðóè [15.7.5] (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)

Ãëàâà 15 - Øóì ÃÒÄ

1127

ãå ýôôåêòèâíîñòü òåõ èëè èíûõ ìåðîïðèÿòèé ïî

äâèãàòåëþ îöåíèâàåòñÿ ïî óðîâíþ EPNL (Effective

Perceive Noise Level) â êîíòðîëüíûõ òî÷êàõ.

Çíà÷èòåëüíî áîëåå òî÷íîé îöåíêîé øóìà äâè-

ãàòåëÿ è ñàìîëåòà ÿâëÿåòñÿ èçìåðåíèå øóìà äâè-

ãàòåëÿ íà îòêðûòîì ñòåíäå ñ äàëüíåéøèì ïåðåñ÷å-

òîì â øóì ñàìîëåòà. Èçìåðåíèå ïðîâîäèòüñÿ â 16

òî÷êàõ äàëüíåãî ïîëÿ íà ðàäèóñå 50 ì íà óãëàõ

10…160

(÷åðåç 10

) íà ðåæèìàõ âçëåòà, íàáîðà

âûñîòû, è ïîñàäêè. Â êîíå÷íîì èòîãå ïîëó÷åííûå

òàêèì ìåòîäîì óðîâíè øóìà ñàìîëåòà ïðàêòè÷åñ-

êè ñîâïàäàþò ñ óðîâíÿìè, ïîëó÷åííûìè â ëåòíûõ

àêóñòè÷åñêèõ èñïûòàíèÿõ ñàìîëåòà.

Â ïðîöåññå ñåðòèôèêàöèè ñàìîëåòà ïî øóìó

ñ ïîìîùüþ ìèêðîôîíîâ ÷åðåç îïðåäåëåííûå ïðî-

ìåæóòêè âðåìåíè çàïèñûâàåòñÿ ïðîëåòíûé øóì

ñàìîëåòà â òðåõ êîíòðîëüíûõ òî÷êàõ: ïðè âçëåòå,

íàáîðå âûñîòû è ïîñàäêå (ñì. Ðèñ. 15.3_1). Çàòåì

çàïèñü âðåìåííîãî ñèãíàëà ïðåîáðàçóåòñÿ â ÷àñ-

òîòíûé ñïåêòð, ò.å. çàâèñèìîñòü óðîâíÿ øóìà, âû-

ðàæåííîãî â äÁ, îò ÷àñòîòû. Äàëåå ýòè ñïåêòðû

ñ ó÷åòîì ôàêòîðà ñëóõîâîé ðàçäðàæàåìîñòè ïå-

ðåâîäÿòñÿ â óðîâíè øóìà â íîÿõ è çàòåì ïðåîá-

ðàçóþòñÿ â ìãíîâåííûå óðîâíè âîñïðèíèìàåìî-

ãî øóìà, PNL (Perceive Noise Level).

Äëÿ ó÷åòà

ñóáúåêòèâíîé ðåàêöèè ïðè íàëè÷èè íåðàâíîìåðíî-

ñòè ñïåêòðà îïðåäåëÿåòñÿ ïîïðàâêà íà òîíàëüíîñòü.

Ïîïðàâêà íà òîíàëüíîñòü ñêëàäûâàåòñÿ

ñ óðîâíåì

âîñïðèíèìàåìîãî øóìà, ðåçóëüòàòîì ÷åãî ÿâëÿ-

åòñÿ óðîâåíü PNLÒ (Tonal).

Âû÷èñëÿåòñÿ ïîïðàâêà íà ïðîäîëæèòåëüíîñòü

è, íàêîíåö, ýôôåêòèâíûé âîñïðèíèìàåìûé óðî-

âåíü øóìà, EPNL, êîòîðûé ïîëó÷àåòñÿ ïóòåì ñóì-

ìèðîâàíèÿ ìàêñèìàëüíîãî óðîâíÿ ñ ïîïðàâêîé íà

òîíàëüíîñòü PNLÒÌ (Maximum) è ïîïðàâêè íà

ïðîäîëæèòåëüíîñòü.

Íîðìû äëÿ êàæäîãî òèïà ñàìîëåòîâ îïðåäå-

ëÿþòñÿ èíäèâèäóàëüíî ïî ëèíåéíîìó çàêîíó îò

ëîãàðèôìà âçëåòíîãî âåñà.

15.4 - Ñíèæåíèå øóìà ÃÒÄ

15.4.1 - Ìåòîäîëîãèÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ

ñèñòåì øóìîãëóøåíèÿ

Ñíèæåíèå øóìà ÒÐÄÄ ìîæåò áûòü äîñòèãíó-

òî ïóòåì çàãëóøåíèÿ âåíòèëÿòîðà èëè ñòðóè (â çà-

âèñèìîñòè îò òîãî, êàêîé èç ýòèõ èñòî÷íèêîâ ÿâëÿ-

åòñÿ äîìèíèðóþùèì) èëè âåíòèëÿòîðà è ñòðóè

îäíîâðåìåííî, åñëè óðîâíè èõ øóìà ñîèçìåðèìû.

Ñíèæåíèå øóìà âåíòèëÿòîðà äîñòèãàåòñÿ åãî ðàöè-

îíàëüíûì àêóñòè÷åñêèì ïðîåêòèðîâàíèåì è ïðèìå-

íåíèåì ñèñòåìû øóìîãëóøåíèÿ, ïðåäñòàâëÿþùåé

ñîáîé îáëèöîâêó ïîâåðõíîñòåé êàíàëîâ ÒÐÄÄ çâó-

êîïîãëîùàþùèìè êîíñòðóêöèÿìè (ÇÏÊ).

ÇÏÊ îáû÷íî èìåþò âèä ïàíåëåé, â êîòîðûõ

áîëüøîå ÷èñëî çàìêíóòûõ ïîëîñòåé çàêëþ÷åíî

ìåæäó æåñòêîé ñòåíêîé è ïîðèñòûì ñëîåì, îáðà-

ùåííûì ê ïîòîêó. Â êà÷åñòâå ïîðèñòîãî ñëîÿ ìîæ-

íî èñïîëüçîâàòü ïåðôîðèðîâàííûé ëèñò è (èëè)

ãóñòóþ ìåòàëëè÷åñêóþ ñåòêó. Â ðåçóëüòàòå ôîðìè-

ðóåòñÿ íàáîð òàê íàçûâàåìûõ ðåçîíàòîðîâ Ãåëüì-

ãîëüöà, íàñòðîåííûõ íà îïðåäåëåííóþ ÷àñòîòó.

Åñëè äîìèíèðóþùàÿ ÷àñòîòà â ñïåêòðå ïàäàþùåé

âîëíû áëèçêà èëè, òåì áîëåå, ñîâïàäàåò ñ ÷àñòîòîé

ñîáñòâåííûõ êîëåáàíèé ðåçîíàòîðà, òî â çàìêíó-

òîé ïîëîñòè âîçíèêàþò èíòåíñèâíûå óïðóãèå êî-

Ðèñóíîê 15.3_1 – Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ êîíòðîëüíûõ òî÷åê

Ãëàâà 15 - Øóì ÃÒÄ

1128

ëåáàíèÿ âîçäóõà. Â ðåçóëüòàòå ýíåðãèÿ êîëåáàíèé

äèññèïèðóåò â ïîëîñòè, à íåïîãëîùåííàÿ ÷àñòü

ïåðåèçëó÷àåòñÿ èç îòâåðñòèÿ, íî óæå â ïîëóñôåðó,

÷òî òàê æå ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ óðîâíÿ çâóêîâî-

ãî äàâëåíèÿ â çàäàííîì íàïðàâëåíèè. Îñíîâíûìè

ïàðàìåòðàìè, îïðåäåëÿþùèìè ÷àñòîòó ñîáñòâåí-

íûõ êîëåáàíèé ðåçîíàòîðà, ÿâëÿþòñÿ ïðîöåíò ïåð-

ôîðàöèè è ãëóáèíà âîçäóøíîé ïîëîñòè.

Ïî ðåçóëüòàòàì ðàñ÷åòà øóìà èëè àêóñòè÷åñ-

êèõ èñïûòàíèé ñàìîëåòà àíàëèçèðóåòñÿ ïðîëåòíûé

øóì, îïðåäåëÿþòñÿ óãëîâûå äèàïàçîíû ìàêñèìàëü-

íîãî èçëó÷åíèÿ â êîíòðîëüíûõ òî÷êàõ è ñïåêòðû

çâóêîâîãî äàâëåíèÿ. Â çàâèñèìîñòè îò òðåáîâàíèé

íîðì ïî øóìó äëÿ äàííîãî òèïà ñàìîëåòà îïðåäå-

ëÿåòñÿ ÷àñòîòíûé äèàïàçîí àêóñòè÷åñêîãî èçëó÷å-

íèÿ è ãàðìîíèêè ÷àñòîòû ñëåäîâàíèÿ ëîïàòîê âåí-

òèëÿòîðà, îïðåäåëÿþùèõ óðîâíè øóìà â òîé èëè

èíîé êîíòðîëüíîé òî÷êå. Èìåííî íà ýòè ÷àñòîòû

íàñòðàèâàåòñÿ ðåçîíàíñíàÿ îáëèöîâêà è, ñîîòâåò-

ñòâåííî, âûáèðàþòñÿ åå îñíîâíûå ïàðàìåòðû –

ãëóáèíà ïîëîñòè è ïðîöåíò ïåðôîðàöèè.

15.4.2 - Øóìîãëóøåíèå â âûõîäíûõ

óñòðîéñòâàõ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ

Îñíîâíûì èñòî÷íèêîì øóìà îäíîêîíòóðíî-

ãî äâèãàòåëÿ èëè äâèãàòåëÿ ñ íèçêîé ñòåïåíüþ

äâóõêîíòóðíîñòè ÿâëÿåòñÿ ñòðóÿ è øóì ýòîãî

ðîäà ìîæåò áûòü ñíèæåí, â îñíîâíîì, óâåëè÷å-

íèåì ñêîðîñòè ñìåøåíèÿ è ñîêðàùåíèåì çîíû

ñìåøåíèÿ. Â ðåçóëüòàòå ñíèæàåòñÿ óðîâåíü íèç-

êî÷àñòîòíîãî øóìà, íî â ñâîþ î÷åðåäü âîçðàñòà-

åò óðîâåíü øóìà íà âûñîêèõ ÷àñòîòàõ. Îäíàêî,

âûñîêèå ÷àñòîòû çíà÷èòåëüíî áûñòðåå çàòóõàþò

â àòìîñôåðå, è, â êîíå÷íîì èòîãå, óðîâåíü âîñ-

ïðèíèìàåìîãî øóìà áóäåò ìåíüøå, õîòÿ âûñîêî-

÷àñòîòíûé øóì îáëàäàåò áîëåå âûñîêîé ðàçäðà-

æàþùåé ñïîñîáíîñòüþ. Áîëåå ýôôåêòèâíîå

ñìåøåíèå äîñòèãàåòñÿ óâåëè÷åíèåì ïëîùàäè

êîíòàêòà ñòðóè

ñ àòìîñôåðîé ïðèìåíåíèåì ãîô-

ðèðîâàííûõ ñîïë èëè ñòðóéíûõ øóìîãëóøèòåëåé

ëåïåñòêîâîãî òèïà. Òàêîå óâåëè÷åíèå ïëîùàäè

ñìåøåíèÿ î÷åâèäíî ðåàëèçóåòñÿ ãîôðèðîâàííûì

ñîïëîì (ñì. Ðèñ. 15.4.2_1).

Â ñîïëàõ ëåïåñòêîâîãî òèïà âûõëîïíûå ãàçû

ðàçäåëÿþòñÿ íà ïîòîêè ÷åðåç ëåïåñòêè è ìàëîå öåí-

òðàëüíîå ñîïëî. Ñôîðìèðîâàííîå òàêèì îáðàçîì

áîëüøîå ÷èñëî âûõëîïíûõ ñòðóé ïðèâîäèò ê áî-

ëåå áûñòðîìó ñìåøåíèþ ñ àòìîñôåðíûì âîçäóõîì.

Òàêîé ïðèíöèï ìîæåò áûòü ðàñøèðåí íà ìíîãî-

òðóá÷àòîå ñîïëî, ñóììàðíàÿ ïëîùàäü âûõëîïà êî-

òîðîãî ñîîòâåòñòâóåò ïëîùàäè èñõîäíîãî êðóãëî-

ãî ñîïëà.

Ãëóáîêî ãîôðèðîâàííûå, ëåïåñòêîâûå èëè

ìíîãîòðóá÷àòûå ñîïëà äàþò íàèáîëüøåå ñíèæåíèå

øóìà ñòðóè, íî íåîáõîäèìîñòü ñîõðàíåíèÿ õàðàê-

òåðèñòèê äâèãàòåëÿ íàëàãàåò ñóùåñòâåííûå îãðàíè-

÷åíèÿ íà ãëóáèíó ãîôðîâ èëè êîëè÷åñòâî òðóá. Íà-

ïðèìåð, äëÿ òîãî, ÷òîáû äîñòè÷ü òðåáóåìîé ïëîùàäè

ñîïëà, ïîëíûé äèàìåòð øóìîãëóøèòåëÿ ìîæåò îêà-

çàòüñÿ íàñòîëüêî áîëüøèì, ÷òî ïðèâåäåò ê íåïðèåì-

ëåìîìó óâåëè÷åíèþ ìàññû èëè ëîáîâîãî ñîïðîòèâ-

ëåíèÿ. Ïîýòîìó öåëüþ êîíñòðóêòî

ðà ÿâëÿåòñÿ

îïòèìèçàöèÿ ñíèæåíèÿ óðîâíåé øóìà ñ íàèìåíü-

øèìè ïîòåðÿìè ïî òÿãå, òîïëèâíîé ýêîíîìè÷íîñ-

òè, âåñó è ñòîèìîñòè, õîòÿ çàïðåò íà ýêñïëóàòàöèþ

ñàìîëåòîâ ïî øóìó ïðèâîäèò èíîãäà ê ýêñòðåìàëü-

íûì ðåøåíèÿì ïî ñòîèìîñòè è óõóäøåíèþ õàðàê-

òåðèñòèê. Íàïðèìåð, äëÿ òîãî ÷òîáû ñàìîëåò Â-737-

200, èìåþùèé ïðåâûøåíèå íîðì Ãëàâû 3 íà

âåëè÷èíó ïîðÿäêà 20 EPN äÁ, áûë äîâåäåí äî òðå-

áîâàíèé íîðì, äâèãàòåëü £Ò8Ä áûë îáîðóäîâàí

íîâîé ñèñòåìîé øóìîãëóøåíèÿ NORDAM Hush

Kit, âêëþ÷àþùåé îáëèöîâêó âîçäóõîçàáîðíèêà

è íàðóæíîãî êàíàëà äâèãàòåëÿ çâóêîïîãëîùàþùè-

ìè êîíñòðóêöèÿìè, è ýæåêòîðíîå øóìîãëóøàùåå

ñîïëî. Ïðè ýòîì óäåëüíûé ðàñõîä òîïëèâà âîçðîñ

íà 5% è ñóùåñòâåííî óâåëè÷èëñÿ âåñ äâèãàòåëÿ.

Äâèãàòåëè ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíî-

ñòè èìåþò çíà÷èòåëüíî ìåíüøóþ ñêîðîñòü ñòðóè,

÷åì äâèãàòåëè ñ ìàëîé ñòåïåíüþ äâóõêîíòóðíîñ-

òè, è îïðåäåëÿþùèì èñòî÷íèêîì â øóìå äâèãàòå-

ëÿ ñòàíîâèòñÿ âåíòèëÿòîð è, â ìåíüøåé ñòåïåíè,

òóðáèíà. Îäíàêî òåíäåíöèÿ ê ïîñòîÿííîìó óæåñ-

òî÷åíèþ òðåáîâàíèé ïî øóìó íåèçáåæíî ïðèâå-

äåò ê òîìó, ÷òî ìåòîäû ñíèæåíèÿ øóìà âåíòèëÿòî-

ðà ñðàâíÿþò åãî óðîâíè ñ óðîâíÿìè øóìà ñòðóè

è øóìîãëóøåíèå ïîéäåò ïî íîâîìó öèêëó. Â íàñ-

òîÿùåå âðåìÿ äëÿ ñíèæåíèÿ ñòðóéíîãî øóìà äâè-

ãàòåëÿ ñ âûñîêîé äâóõêîíòóðíîñòüþ æåëàòåëüíûì

ÿâëÿåòñÿ ñìåøåíèå ãîðÿ÷åãî è õîëîäíîãî ïîòîêîâ

Ðèñóíîê 15.4.2_1 – Ýêñïåðèìåíòàëüíîå øóìîãëóøà-

ùåå ñîïëî

Ãëàâà 15 - Øóì ÃÒÄ

1129

â êàìåðå ñìåøåíèÿ è èñòå÷åíèå ñìåøàííîãî ïîòî-

êà ÷åðåç îáùåå ñîïëî. Ñóùåñòâåííîå ñíèæåíèå

øóìà ñòðóè (äî 3 EPN äÁ ïî ñóììå â òðåõ êîíò-

ðîëüíûõ òî÷êàõ) ìîæåò áûòü äîñòèãíóòî ñ ïîìî-

ùüþ øåâðîííîãî ñîïëà (ñì. Ðèñ. 15.4.2_2) [15.7.6,

15.7.7].

15.4.3 - Êîíñòðóêöèÿ çâóêîïîãëîùà-

þùèõ óçëîâ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ

Ýôôåêòèâíîñòü ñíèæåíèÿ øóìà âåíòèëÿòîðà

çàâèñèò (ïðè ïðî÷èõ ðàâíûõ óñëîâèÿõ) îò ïëîùàäè

çâóêîïîãëîùàþùåé ïîâåðõíîñòè êàíàëà íàðóæíî-

ãî êîíòóðà â êîòîðîì ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ çâóê â ïå-

ðåäíþþ ïîëóñôåðó (èç ÂÇ) è çàäíþþ ïîëóñôåðó (èç

ñîïëà). Òàêèì îáðàçîì, îñíîâíîé çàäà÷åé ïðîåêòè-

ðîâàíèÿ çâóêîïîãëîùåíèÿ äâèãàòåëÿ (ïðè âûáðàí-

íûõ ãåîìåòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðàõ çâóêîïîãëîùåíèÿ)

ÿâëÿåòñÿ ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîå èñïîëüçîâàíèå

ïëîùàäè êàíàëà íàðóæíîãî êîíòóðà.

Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè óçëîâ èç çâóêîïîãëîùà-

þùèõ êîíñòðóêöèé âàæíî äîáèòüñÿ, ÷òîáû îíè

êðîìå ôóíêöèè çâóêîïîãëîùåíèÿ âûïîëíÿëè îäíî-

âðåìåííî è äðóãèå ôóíêöèè: âîñïðèíèìàëè äåé-

ñòâóþùèå íàãðóçêè ñî ñòîðîíû ïîòîêà è ñî ñòîðî-

íû ñîñåäíèõ óçëîâ, â ýòîì ñëó÷àå êîíñòðóêöèÿ

ïîëó÷àåòñÿ îïòèìàëüíîé ïî ìàññå. Â îñíîâíîì âñå

óçëû èç çâóêîïîãëîùàþùèõ êîíñòðóêöèé äâèãàòå-

ëåé âûïîëíåíû îäíîâðåìåííî çâóêîïîãëîùàþùè-

ìè è ñèëîâûìè. Â ðåäêèõ ñëó÷àÿõ ýòè ôóíêöèè

îáúåäèíèòü â îäíîì óçëå íå óäàåòñÿ. Íàïðèìåð,

â êîðïóñ âåíòèëÿòîðà, ÿâëÿþùèìñÿ ñëîæíûì âû-

ñîêîíàãðóæåííûì óçëîì, âñòàâëÿþòñÿ îòäåëüíûå

çâóêîïîãëîùàþùèå ïàíåëè.

Â çàâèñèìîñòè îò òðåáîâàíèé ïî øóìíîñòè

â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðèìåíÿþòñÿ ñëåäóþùèå òèïû

çâóêîïîãëîùàþùèõ êîíñòðóêöèé:

- îäíîñëîéíûå çâóêîïîãëîùàþùèå ïàíåëè

(çâóêîïîãëîùàþùèå êîíñòðóêöèè ïåðâîãî ïîêîëå-

íèÿ), ñîñòîÿùèå èç ïåðôîðèðîâàííîé îáøèâêè,

ñîòîâîãî èëè êîðîá÷àòîãî çàïîëíèòåëÿ è ñïëîøíîé

îáøèâêè (ñì. Ðèñ. 15.4.3_1);

- äâóõñëîéíûå çâóêîïîãëîùàþùèå ïàíåëè (çâó-

êîïîãëîùàþùèå êîíñòðóêöèè âòîðîãî ïîêîëåíèÿ),

ñîñòîÿùèå èç äâóõ ñëîåâ ñîòîâîãî èëè êîðîá÷àòîãî

çàïîëíèòåëÿ. Ñî ñòîðîíû ïîòîêà è ìåæäó ñëîÿìè

çàïîëíèòåëÿ ðàñïîëîæåíû ïåðôîðèðîâàííûå îá-

øèâêè, à ñî ñòîðîíû, ïðîòèâîïîëîæíîé ïîòîêó, ðàñ-

ïîëîæåíà ñïëîøíàÿ îáøèâêà

(ñì. Ðèñ. 15.4.3_1).

Äâóõñëîéíûå çâóêîïîãëîùàþùèå êîíñòðóêöèè

ïîçâîëÿþò ïîâûñèòü ýôôåêòèâíîñòü ïîãëîùåíèÿ

çâóêà çà ñ÷åò ðàñøèðåíèÿ ÷àñòîòíîé ïîëîñû ïîãëî-

ùåíèÿ.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ â ðàçðàáîòêå íàõîäÿòñÿ è ä-

ðóãèå ñèñòåìû çâóêîïîãëîùàþùèõ êîíñòðóêöèé

ñ èñïîëüçîâàíèåì â êà÷åñòâå øèðîêîïîëîñíûõ ïî-

ãëîòèòåëåé çâóêà ñåòî÷íûõ ñëîåâ è ãîìîãåííûõ

ïîðèñòûõ çàïîëíèòåëåé.

Íîìåíêëàòóðà ìàòåðèàëîâ, èñïîëüçóåìàÿ äëÿ

èçãîòîâëåíèÿ çâóêîïîãëîùàþùèõ óçëîâ, îïðåäåëÿ-

Ðèñóíîê 15.4.2_2 – Ïåðñïåêòèâíûå ïðèåìû ñíèæåíèÿ øóìà äâèãàòåëÿ [15.7.8]