Методы расчета глушителя шума вентилятора ТРДД
При определении облика системы шумоглушения двигателя, предназначенной для снижения интенсивности акустического излучения вентилятора, распространяющегося в окружающую среду через воздухозаборный канал и выхлопной тракт, принимается во внимание тот факт, что тракты всасывания и выхлопа двигателя обладают разными потенциальными возможностями в глушении шума вентилятора.
Потенциальные возможности канала в снижении интенсивности распространяющегося акустического излучения определяются его относительной протяженностью, выраженной в калибрах (в высотах – для кольцевого канала и в диаметрах – для круглого канала) и длиной звуковой волны.
Для воздухозаборников современных магистральных самолетов относительная протяженность канала составляет 
=0.4-0.6, где l и D – длина и средний диаметр воздухозаборного канала. Для наружного контура ТРДД относительная протяженность канала составляет 
=2.0-4.0 в зависимости от конструкции выхлопного тракта (здесь Н – высота кольцевого канала наружного контура двигателя).
При средней акустической эффективности системы шумоглушения в канале 10 дБ/калибр потенциальные возможности в снижении шума вентилятора, излучаемого через каналы всасывания и выхлопа двигателя, составляют, соответственно, 4-6 дБ и 20-40 дБ.
Расчет глушителей шума производят в два этапа: вначале на этапе проектирования, затем на этапе создания (поверочный расчет). На первом этапе предварительно выбирают основные параметры глушителя (параметры ЗПК и длины глушителя) по величине требуемого снижения шума самолета в контрольных точках, на втором - уточняют эффективность глушителя с выбранными параметрами.
При выборе параметров глушителя учитывают следующие факторы:
· требуемое снижение шума самолета в разных контрольных точках на местности и ожидаемую эффективность глушителей в каждой из контрольных точек;
· максимально возможное снижение шума двигателя со стороны воздухозаборника и требуемое снижение шума двигателя со стороны выхлопного канала и возможность практической реализации оптимальных частотных характеристик глушителей шума на всасывании и выхлопе;
· фактические ограничения на длину глушителя, тип облицовки, а также массовые, прочностные и технологические ограничения.
Если не выполнено предварительное исследование требуемой акустической эффективности системы шумоглушения двигателя, то стратегия оптимизации эффективности системы шумоглушения на начальном этапе расчетов может быть установлена лишь приблизительно, поскольку неизвестны точно ни требуемое распределение по трем режимам работы ТРДД суммарной акустической эффективности системы шумоглушения, ни возможное изменение соотношения между доминирующими источниками шума ТРДД по мере последовательного повышения эффективности системы шумоглушения.
В этом случае для каждого режима работы СУ рассматривается несколько вариантов возможной акустической эффективности системы шумоглушения и для каждого варианта рассчитывается соответствующая матрица требуемых АЧХ поглощения в третьоктавных полосах частот в диапазоне частот 50-10000 Гц и для излучения со стороны всасывания и для излучения со стороны выхлопа .
Оценка требуемой акустической эффективности системы шумоглушения СУ самолета, обеспечивающей снижение уровней шума на местности до норм Главы 4 стандарта ИКАО с запасом, например, 3 EPNдБ в сумме по трем контрольным точкам на местности, производится в следующей последовательности.
1. На основе расчетных или экспериментальных данных об уровнях шума самолета определяются запасы относительно норм Главы 3 стандарта ИКАО в каждой из трех контрольных точек на местности (D3) и в сумме по трем точкам(D3S):
(D3)i = EPNL i - EPNLN,i , EPNдБ (9.14)
(D3S) = S (EPNL i - EPNLN,i) , EPNдБ (9.15)
i=1
Здесь EPNLN- предельно-допустимое значение уровня шума по нормам Главы 3. Расчет выполняется с использованием регрессионного метода оценки уровней шума самолета на местности.
2. Находится суммарное по трем контрольным точкам на местности расхождение уровней шума самолета относительно норм Главы 4 стандарта ИКАО:
D+4 = 10 - ½ D3S½, EPNдБ (9.16)
3 Рассчитывается требуемая акустическая эффективность системы шумоглушения для СУ в единицах EPNдБ, которая обеспечивает самолету снижение уровней шума до норм Главы 4 с заданным запасом (D-4 ), равным 3 EPNдБ (L4-3). Здесь L4- нормы Главы 4 стандарта ИКАО.
D ШГУ = D+4 + D-4 , EPNдБ (9.17)
4 Рассчитывается матрица требуемых спектров поглощения (или амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) поглощения) акустической энергии в системе шумоглушения для фиксированного режима работы двигателя
Расчетное определение требуемых спектров поглощения (или амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) поглощения) акустической энергии в системах шумоглушения предполагает нахождение оптимального сочетания характеристик поглощения на трех основных режимах работы ТРДД:
· взлетном, определяющем уровни шума самолета в точке сбоку от ВПП,
· дроссельном, от которого зависит уровень шума самолета в точке под траекторией взлета,
· посадочном, определяющем уровень шума в точке под глиссадой захода на посадку.
Матрица требуемых АЧХ поглощения системы шумоглушения в трактах всасывания и выхлопа двигателя для заданных режимов работы ТРДД и стандартных направлений распространения шума определяется в рамках итерационного процесса, на каждом шаге которого осуществляется снижение уровня звукового давления в критической полосе частот на 1 дБ. Критической является третьоктавная полоса частот в спектре шума на местности для направления излучения φPNLTM, в которой отмечается наибольшая шумность. Итерации продолжаются до тех пор, пока не будет выполняться условие (9.17). Разность между исходной матрицей спектров звукового давления двигателя и новой матрицей, при которой для заданного режима работы ТРДД выполняется условие (9.17), и представляет собой матрицу требуемых АЧХ поглощения системы шумоглушения.
Пример расчетных требуемых спектров поглощения дополнительных ШГУ для двигателя ПС-90А, обеспечивающих снижение уровней шума самолета Ил-96-300 (250т) в точке сбоку от ВПП на 3 EPNдБ относительно исходного уровня шума с серийной системой шумоглушения приведен на рисунке 9.2.
Рисунок 9.2
При изменении акустической эффективности системы шумоглушения на 3 EPNдБ требуемая величина снижения интенсивности излучения в области высоких частот возрастает до 8.5 дБ, причем в большей степени - для излучения в заднюю полусферу самолета. В области средних частот (630-800 Гц) требуемая величина снижения интенсивности излучения изменяется в диапазоне 4-5 дБ и отмечается только в задней полусфере самолета в направлениях j ≥ 120°.
Дата добавления: 2015-07-18; просмотров: 1160;