Шум самолетов


Несмотря на значительные трудности, конструкторы самолетных реактивных двигателей за пятнадцать лет — времени, в течение которого реактивные лайнеры летают на гражданских авиалиниях, — проделали большую работу по уменьшению шума двигателей (рис. 116).

Шум самолетов

Рис. 116. Кривая уменьшения шума самолетов при взлете и посадке.

Благодаря созданию новых типов реактивных авиационных двигателей за прошедшие трн десятилетня удалось значительно снизить шум реактивных самолетов. Эта кривая свидетельствует об общей тенденции уменьшения шума самолетов, несмотря на увеличение числа полетов.

При этом нужно отметить, что число, размеры и мощность последних существенно выросли.

С самых первых дней появления реактивных двигателей конструкторы занимались вопросами уменьшения шума реактивной струи.

Как мы уже говорили, шум двигателей можно уменьшить, либо снижая скорость струи с помощью обводных каналов для воздушных потоков, либо используя вмонтированные в сопло глушители с целью как можно быстрее затормозить струю движущегося воздуха после ее выхода из сопла.

В двигателях без глушителей центральная часть струи отработанных газов уходит на значительное расстояние от двигателя, постепенно замедляясь турбулентной смесью вихрей отработанных газов и воздуха.

Именно эта область турбулентной смеси воздуха и отработанных газов порождает шум. Причем, чем она больше по размерам, тем крупнее образуются вихри и шум струи становится более мощным и низкочастотным.

Назначение глушителя состоит в том, чтобы ускорить смешение отработанных газов с воздухом непосредственно вблизи выпускного сопла, следовательно, затормозить струю газов как можно раньше и предотвратить образование протяженной турбулентной зоны. Один из типов глушителей

представляет собой просто гофрированное сопло. Такие гофрированные сопла поставлены на самолеты «Комета», «Каравелла» и «Трайдент». Они позволяют при максимальных оборотах двигателя уменьшить шум на 5 ВШдБ. Но какие бы усовершенствования мы ни применяли для снижения шума (например, обводные каналы у двигателя, показанного на рис. 117), все они уменьшают силу тяги двигателя.

Шум самолетов

Рис. 117. Основные элементы турбовентиляторного авиационного двигателя нового поколения.

Уменьшение шума компрессора в этом двигателе достигается за счет того, что большая часть поступающего воздуха направляется по обводному каналу и лишь меньшая часть поступает в компрессор.

Однако увеличение отношения потоков воздуха, прошедших по обводному и прямому каналам, приводит к уменьшению силы тяги двигателя. А—носовой реактивный конус; Б—компрессор; В —камера сгорания; Г— реактивная струя отработанных газов; Д— турбинные лопатки; Е— обводный канал со звукоизоляционными стенками; Ж— лопатки винта и статора; 3—пластины расщепителя звукового потока; И—звукопоглощающий материал.

Так, глушители, установленные на «Боинге-707» и снижающие шум на 10 ВШдБ, вызывают падение мощности на 1 %.

Одной из попыток решить эту проблему является создание двигателей фирмой Роллс-Ройс для самолета «Конкорд», где потеря силы тяги в крейсерском режиме экономически недопустима.

Как показано на рис. 118, у этих двигателей имеются убирающиеся закрылки. Для уменьшения шума при взлете Их опускают в струю отработанных газов, а при полете убирают.

Шум самолетов

Рис. 118. Убирающиеся закрылки, поставленные на сопло двигателя.

Поскольку глушители, предназначенные для увеличения смешивания реактивной струи а с окружающим воздухом, также понижают силу тяти двигателя, то иа сопло двигателя Роллс-Ройс для англо-французского самолета «Конкорд» были поставлены убирающиеся закрылки, которые можно погружать в реактивную струю при взлете (Л) и убирать во время полета (Б).

Установка глушителей, несомненно, увеличивает стоимость полета лайнера. Но в то же время глушители, пожалуй, являются единственным приспособлением, которое не вредит ни безопасности, ни комфорту пассажиров. Среди владельцев авиакомпаний такая постановка вопроса вызвала некоторое неудовольствие.

Однако общественное мнение в состоянии доказать необходимость применения таких глушителей. В странах с развитой авиапромышленностью на каждый самолет теперь выдается паспорт, где записаны шумовые характеристики самолета.

Такое решение было принято на Первой международной конференции по проблемам шума самолетов, созванной на уровне правительств в 1966 году в Лондоне.

С некоторыми оговорками можно сказать, что в настоящее время всем новым самолетам паспорт шумовых характеристик столь же необходим, как и паспорт пригодности к полету.

В период написания данной книги одно из ведущих мест в конструировании и изготовлении «малошумных» двигателей занимала английская фирма Роллс-Ройс, создавшая двигатель РБ-211 (рис. 119 и 120).

Шум самолетов

Рис. 119. Реактивный двигатель «Роллс-Ройс РБ-211».

Его уникальная конструкция с тремя соосными валами позволяет при любой данной тяге сводить к минимуму шум вентилятора турбины и реактивной струн.

Шум самолетов

Рис. 120. Схема двигателя «Роллс-Ройс РБ-211». .

А—одноступенчатый вентилятор; Б—компрессор промежуточного давления; В—компрессор высокого давления; Одноступенчатая турбина, вращающая компрессор В; Одноступенчатая турбина, вращающая компрессор Б.

Как мы уже видели в предыдущей главе, увеличивая отношение потоков воздуха по обводному и прямому каналам, можно понизить скорость струи до такой величины, что шум струи при этом станет ничтожным, несмотря на возрастание шума вентилятора, вызванное увеличением отношения потоков воздуха по обводному и прямому каналам.

В обычных современных турбовентиляторных двигателях с обводными каналами имеется многоступенчатый вентилятор с несколькими рядами турбинных лопаток, расположенных непосредственно за направляющими лопатками входного отверстия.

Английские инженеры подсчитали, что при отношении потоков воздуха по обводному и прямому каналам, равном 3: 1 или 4: 1, можно использовать вентилятор с одним рядом лопаток.

Далее, сделав смелый шаг — убрав лопатки, поставленные во входном отверстии, — инженеры пришли к новой схеме двигателя, извести ного теперь как двигатель РБ-211.

© 2008 - 2017 Звук и Слух  Копирование материалов сайта запрещено. Все права на публикуемые материалы принадлежат их правообладателям.