Шум. Образование дискретного шума

возникает при взаимодействии случайной
неоднородности потока с профилями лопаточных венцов

потока
на входе в рабочее колесо приводит к нестационарному
обтеканию лопаток РК в вентиляторе.
При попадании лопатки в аэродинамическую тень
от препятствия (впадина на профиле абсолютных
скоростей) относительная скорость изменяется по
величине и направлению. Следовательно, изменяется
угол атаки и перед РК возникает пульсирующее поле потока.
При вращении ротора каждая лопатка РК пересекает
пульсирующее поле потока, что вызывает периодические
пульсации давления, которые и являются источниками
дискретного шума.

входе, либо генерируется в
пограничном слое на стенке корпуса или на лопатках, либо возникает
в следах за лопатками, вызывает случайную неравномерность поля
скоростей и пульсации угла атаки потока на входе в рабочую решетку.
В результате возникают местные пульсации давления на
поверхности лопаток РК и пульсации подъемной силы, действующей
на лопатку. Пограничный слой, образующийся в периферийной
области проточной части вентилятора, также взаимодействует с
концевыми участками лопаток, движущихся с большой скоростью.
Спектр широкополосного шума является сплошным и гладким.
Основными факторами, определяющими уровень такого шума,
являются относительная скорость на периферии лопаток РК
и аэродинамическая нагрузка на решетки.

являются шумы винта (вентилятора), компрессора, камеры сгорания, турбины, реактивной струи. Шумы лопаточных машин (винта, вентилятора, компрессора и турбины) имеют сплошной спектр с многочисленными дискретными составляющими

Шум со сплошным спектром возбуждается турбулентностью потока вблизи границ обтекания лопаток, вихреобразованием вблизи задней кромки профиля лопатки, случайной неоднородностью потока на входе в рабочее колесо (неоднородность температуры и плотности воздуха – «воздушная яма»; стрельба из бортового оружия, пуски ракет и т.п.).

и обтекании стоек и срыве с них потока

ШУМ ВХОДА И ВЫХОДА

Входное устройство

Шумы в выходных устройствах возникают при смешении истекающей газовой струи с окружающим воздухом. Их интенсивность зависит от диаметра истекающей струи (диаметра реактивного сопла) и ее скорости. Акустическая мощность дозвуковой струи может быть определена по формуле

Выходное устройство

где k ~ (0,3…2,0) ⋅10-4;
dc – диаметр среза сопла;
Uc – средняя скорость
истечения газа; a - скорость звука.

мощности приходится в зависимости от скорости истечения струи на диапазон частот от 1,5 до 15 кГц.
При нормальной работе камеры сгорания она генерирует
широкополосный шум за счет вихрей в зоне обратных токов. На нерасчетных режимах к этому шуму добавляются составляющие от колебаний столба газа, возникающих при вибрационном горении, автоколебаниях, неравномерности подачи топлива.
Акустический шум двигателя распространяется непосредственно в
воздушной среде в основном в переднем секторе со стороны входа в
двигатель и в заднем – за реактивным соплом

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ШУМА

Распространение шума через конструкцию в стороны от двигателя связано с частичным отражением и поглощением звуковых волн элементами конструкции (корпусом двигателя, вторым контуром, мотогондолой).

Офис: 50—60
Улица: 70—80
Фабрика (тяжелая промышленность): 70—110
Старт реактивного самолёта: 120

Децибе́л — логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений. Величина, выраженная в децибелах, численно равна десятичному логарифму безразмерного отношения физической величины к одноимённой физической величине, принимаемой за исходную, умноженному на десять

где AdB — величина в децибелах,
A — измеренная физическая величина,
A0 — величина, принятая за базис.

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ ШУМА

от уровня звукового давления, измеряемого в децибелах (дб), но и от частоты, генерируемой источником.
Поэтому для оценки шума самолета в условиях полета и двигателей в наземных условиях обычно используют так называемый эффективный уровень воспринимаемого шума, измеряемый в EPN дб.
Это комплексная величина, получаемая на основе спектрограмм, получаемых в определенных точках измерения на определенных расстояниях, оговоренных действующими стандартами по авиационному шуму.

Уровни шума регламентируются национальными стандартами или международным стандартом ИКАО в зависимости от взлетной массы
самолета, числа двигателей, тяги двигателей на взлетном режиме и т.п.).

Шум двигателей на самолете оценивается как по национальным
стандартам, так и по нормам ИКАО, в трех контрольных точках.

По отечественным стандартам эти точки расположены:
на расстоянии 650 м сбоку от оси ВПП;
на расстоянии 6500 м от начала разбега самолета в сторону взлета;
3) на расстоянии 2000 м от посадочного торца ВПП.

каждые 500 метров устанавливается ряд микрофонов. Показания
микрофона с максимальным уровнем шума самолета в EPN децибелах
определяют уровень шума в контрольной точке (КТ)1. КТ 2 расположена
под траекторией взлета на расстоянии 6,5км от начала разбега на
продолжении оси ВПП по направлению полета.
КТ 3 (при заходе на посадку) расположена на расстоянии 2км от
Посадочного торца ВПП вдоль ее оси против направления полета. При
стандартном угле глиссады 30 высота пролета над КТ 3 составляет
около 120м. Высота пролета самолета над КТ 2 зависит от
аэродинамических характеристик самолета и составляет 300…400м.

закончился в 2003 году. В 1976 году ввели
более жёсткие нормы, которые действуют в настоящее время.
После 2012 года будут обязательными нормы, введённые в 2001 году.

НОРМЫ УРОВНЯ ШУМА

образованию меньшего шума в самом источнике.
Пассивные предупреждают снижение уже образовавшегося шума
на пути его распространения в газовоздушном тракте и воздухозаборнике.
Из активных методов можно отметить принцип противошума,
который заключается в облучении звуковых волн, распространяющихся
по тракту ГТД, звуковыми колебаниями с противоположной фазой.
Бурное развитие современной электроники делает этот метод реальным
в настоящее время.

Их можно разделить на активные и пассивные.

звукопоглощающих конструкций (ЗПК).

Использование смесителей
Применение высокой степени двухконтурности
Использование скошенных воздухозаборников
и шевронных сопел

Для снижения шума реактивной струи используются
следующие способы

Смеситель повышает трение между слоями потока воздуха, на что
и тратится энергия звуковых волн.
Высокая степень двухконтурности позволяет
снизить шум струи на выходе за счет снижения
скорости истечения, поскольку шум
пропорционален скорости истечения в 8 степени.

Шевронное сопло

Смеситель

колеса вентилятора)
Увеличение расстояния между рабочим колесом вентилятора и
спрямляющим аппаратом

– ячеистая структура из двух оболочек, между которыми
находится сотовый заполнитель. На оболочке со стороны , обращенной
к источнику шума, выполняются отверстия диаметром 1…2мм. Толщина
ЗПК составляет 5…20мм. Обычно ЗПК делают из стали или титана.

действует аналогично пружине, а масса воздуха,
находящаяся в отверстии, подобна массе механической системы.
Если массу вывести из положения равновесия, то она начнет совершать
колебания относительно своего среднего положения с частотой

По принципу работы звукопоглощающие конструкции, выполняющие функции звуковых фильтров, разделяют на два типа: резонансные и диссипативные (с рассеиванием энергии).
В резонансных ЗПК энергия падающей звуковой волны гасится
за счёт возбуждения вынужденных колебаний воздуха в замкнутых объёмах резонаторов. В диссипативных ЗПК потеря акустической энергии происходит за счёт трения частиц в пористых структурах из гомогенного материала.