Уровни шума современных магистральных самолетов.

База данных, на основе которых проводится статистический анализ акустических характеристик современных магистральных самолетов, включает в себя 133 типа современных и, в основном, двухдвигательных реактивных пассажирских самолетов западного производства с величиной взлетной массы свыше 35т, прошедших акустическую сертификацию по нормам Главы 3 стандарта ИКАО в течение 1992 - 2000 годов.

Класс магистральных самолетов представлен такими типами ВС европейского и американского производства, как B737, B757, A300, A310, A320, A330, A340, MD90, B777, B747, F100. Самолеты B747 и А340, в отличие от других типов самолетов, имеют 4-х двигательную силовую установку, однако они участвуют в статистическом анализе, чтобы иметь возможность оценить фактические уровни авиационного шума на местности в области больших значений взлетных масс.

В силовых установках самолетов применяются ТРДД франко-американского консорциума CFM, фирм Дженерал Электрик, Пратт-Уитни, Роллс-Ройс, международного двигателестроительного консорциума IAE. Это - ТРДД с высокой степенью двухконтурности (m=4-6) типа CFM 56, RB 211, TRENT 772, CF6-80, PW 4000, PW JT9D-7R4, V 2500.

В основе статистического анализа базы данных лежит определение регрессии (тренда) независимой переменной. Параметром статистического анализа является величина взлетной массы (m_взл ) самолета, а независимой переменной - величина относительного уровня шума dEPNL, определяемого как разность между предельно-допустимым (нормативным - EPNL_N) и фактическим (EPNL_i) значениями уровней шума самолета на местности:

dEPNL = EPNL_N - EPNL_i, EPNдБ

Регрессионное уравнение представляет собой полином степени “n”, числовые коэффициенты которого определяются методом наименьших квадратов, обеспечивающим получение минимальной дисперсии в классе линейных оценок:

dEPNL = a₀ + a₁ x (m_взл ) + a₂ x (m_взл )² + …

Основные результаты статистического анализа для трех диапазонов взлетных масс, соответственно, 40-120т, 140-190т и 220-400т приведены на рисунках 4а/б/в/.

Рисунок 4а

Рисунок 4б

Рисунок 4в

Можно видеть, что уровни шума на местности современных магистральных самолетов 90-х годов, в конструкции планера которых внедрены новейшие достижения аэродинамики, а в силовых установках применяются ТРДД с высокой степенью двухконтурности (m=4-6) и специальные системы шумоглушения (звукопоглощающие конструкции в воздухозаборнике и в газо-воздушных трактах двигателя), значительно ниже требований норм Главы 3 стандарта ИКАО.

Средняя величина снижения уровней шума относительно норм Главы 3 стандарта ИКАО мирового парка реактивных самолетов, сертифицированных по нормам Главы 3 в течение 1992-2000 г, составляет (в скобках указана величина запаса относительно норм Главы 4 стандарта ИКАО):

· для диапазона взлетных масс 40¸120т – 13 ¸18 EPNдБ (3 ¸8 EPNдБ),

· для диапазона взлетных масс 140¸190т - 10.5 ¸13.5 EPNдБ (0.5 ¸3.5 EPNдБ),

· для диапазона взлетных масс 220¸400т – 12 ¸24 EPNдБ (2 ¸14 EPNдБ).

Таким образом для каждого диапазона взлетных масс среднестатистический самолет производства США и ЕС, выполненный по технологиям 90-х годов и прошедший акустическую сертификацию в течение 1992 ¸ 2000 г, соответствует требованиям норм Главы 4 стандарта ИКАО.

В задаче исследования возможностей снижения уровней шума самолета на местности с помощью совершенствования его системы шумоглушения остается открытым вопрос о том, до какого уровня следует уменьшить шум самолета, чтобы обеспечить его беспрепятственную эксплуатацию на международных авиалиниях хотя бы в течение ближайших 8-и ¸ 10-и лет вплоть до 2010¸2012 годов.

В общем случае ответ на вопрос не очевиден. Однако для отечественных самолетов новых типов, которые появились на авиалиниях в 90-х годах, достижение среднестатистических уровней шума позволит им выполнять требования норм Главы 4 стандарта ИКАО со следующими запасами в сумме по трем контрольным точкам на местности (рис.3):

· 14-15 EPNдБ – для самолетов с величиной взлетной массы 55-65т (Як-42Д);

· 4¸5 EPNдБ - для самолетов с величиной взлетной массы 100¸115т (Ту-204-100, Ту-214);

· 3¸4 EPNдБ – для самолетов с величиной взлетной массы 190¸200т (Ил-76Т/Д);

· 10¸12 EPNдБ - для самолетов с величиной взлетной массы 230¸240т (Ил-96-300).

Ретроспективный анализ динамики изменения нормативных требований к шуму самолетов, которое имело место в течение прошедшего десятилетия, позволяет прогнозировать уровень требований на текущее десятилетие (2000¸2010 годы). По-видимому, для отечественных самолетов выпуска 90-х годов будет достаточным достижение среднестатистического уровня акустического совершенства самолетов 90-х годов с запасом до 5 EPNдБ. Но это не относится к самолетам, которые появятся на авиалиниях после 2010 года – для них прогнозируемые уровни шума должны соответствовать требованиям норм Главы 4 с запасом не менее 15EPNдБ во всем диапазоне изменения рассматриваемых взлетных масс.