Экспериментальное исследование шума двигателя

При опытных испытаниях авиационных ГТД получают акустические характеристики двигателя, которые (в отличие от самолета) не нормируются.

Акустической характеристикой ГТД называется зависимость спектров уровня шума и суммарных уровней звукового давления от режимов и условий работы ГТД.

Акустические характеристики авиационных ГТД исследуются для достижения следующих целей:

- уменьшения вредного воздействия шума всего двигателя и отдельных источников шума в нем на человека и окружающую среду;

- определения эффективности конструкторско-технологических мероприятий по снижению уровня шума от двигателя;

- определения акустических нагрузок на элементы конструкции силовой установки и самолета;

- ориентировочных расчетов авиационного шума на местности Л А с данным двигателем;

- разработки эксплуатационных приемов уменьшения авиационного шума (трассы минимального шума, предпочтительной по шуму ВПП, многосегментной глиссады, аэродромного глушителя шума при наземной проверке двигателей и др.);

- диагностики двигателя и его узлов, так как появление неисправностей в системах двигателя ведет к появлению новых источников аэродинамического шума и, следовательно, к изменению спектра шума при работе двигателя.

Акустическую характеристику ГТД определяют при стендовых испытаниях. Она распространяется на все двигатели данного типа, содержится в акустическом свидетельстве на двигатель и не связана с возможным использованием испытываемого двигателя на конкретном самолете.

Исследование шума двигателя проводят на открытых стендах [12]. После установки двигателя на стенд определяют основные характеристики (тягу, расход топлива по линии рабочих режимов и др.) установившихся режимов, на которых измеряется шум.

В дальнем звуковом поле шум измеряется на полуокружности, расположенной сбоку от двигателя. Центр измерительного пояса располагается в пределах вертикального цилиндра, основанием которого является окружность с диаметром, равным длине исследуемого, двигателя. Радиус окружности измерительного пояса равен 100 м. Допускается измерение и на измерительных поясах 50 и 150 м. Места, в которых устанавливаются микрофоны, располагаются на полуокружности через 10°. Отсчет углов начинается от входа в двигатель (0° - против входа, 180° - против выхода из двигателя). Схема расположения точек измерения шума приведена на рис. 7.10.

При ближнем звуковом поле шум измеряется в точках 18...21 (рис. 7.11). Эти точки располагаются в плоскости оси двигателя.

Измерение шума требует точной и надёжной аппаратуры, удовлетворяющей следующим требованиям:

- равномерность частотной характеристики на каждой октавной полосе не должна превышать ±3 дБ;

- погрешность измерительного тракта с учетом градуировочных кривых не должна превышать ±2 дБ;

- уровень внутренних шумов на всех диапазонах измерения должен быть, крайней мере, на 5 дБ ниже измеряемого значения;

- микрофон должен быть малонаправленным во всем диапазоне частот.

Измерения шума двигателя должны проводиться при следующих атмосферных условиях: отсутствие осадков, температура воздуха у земли -10...+30 °С, влажность воздуха 40...90 %, скорость ветра не более 5 м/с на высоте 10 м. Рекомендуется проводить измерения в ночные часы. Атмосферные условия должны регистрироваться каждые 20 мин.

Акустическая характеристика ГТД, полученная при испытаниях, действительна для таких модифицированных двигателей, которые по сравнению с испытанным не имеют

Рис. 7.10. Схема расположения точек измерения шума в дальнем звуковом поле

конструктивных отличий в лопаточной части турбокомпрессора низкого давления, в проходных сечениях и обводах реактивных сопел, в размещении и свойствах звукопоглощающих конструкций в двигателе, в программах работы автоматики.

При разработке нового двигателя и при доводке существующих двигателей необходимы подробные акустические исследования элементов ГТД. Для этих целей созданы специальные стенды, называемые безэховыми звукоизолированными камерами

Рис. 7.11. Схема расположения точек измерения шума ближнем звуковом поле

[12]. Испытываемый узел двигателя помещают внутри камеры. На поворотной балке установлены микрофоны, которые позволяют определить уровень звукового давления в различных точках поля.