Шум самолетов


Иногда любят пошутить, что шум на земле от крошечного моноплана мощностью в 25 л. с, на котором Луи Блерио совершил свой исторический перелет через Ла-Манш, был, по всей вероятности, на 20—30 дБ больше, чем от современного гражданского реактивного самолета. Несомненно, основная причина этого заключается в разности высот полета.

Действительно, если реактивные самолеты летят на высоте более 5000 м, то на земле не возникает никаких проблем, связанных с шумом.

Когда же они проходят на высоте полета самолета Блерио, то есть совершают взлет или посадку, шум их двигателей становится труднопереносимым. Большинство используемых сейчас крупнейших аэропортов были построены еще во времена винтовых самолетов с поршневыми двигателями, когда проблема шума не стояла так остро.

В прошлом аэропорты обычно строились возможно ближе к крупным населенным центрам. Такая политика строительства аэропортов в наш век реактивной авиации создала серьезную социальную проблему.

Эта проблема возникла одновременно с выходом на гражданские воздушные линии реактивных самолетов, точнее с первого с трансатлантического полета реактивного пассажирского самолета «Комета-4».

Буквально вслед за «Кометой-4» в небе появился «Боинг-707». Дальнейшее развитие гражданской реактивной авиации поставило проблему шума еще более остро. В последние годы создано несколько типов реактивных самолетов-гигантов.

В 1956 году в лондонский аэропорт Хитроу, где в течение года садится и взлетает более 100 тыс. самолетов, поступило 87 писем от 60 человек с жалобами на шум, а уже в 1958 году число жалоб на шум от людей, живущих около аэропорта Хитроу, возросло до 350, то есть увеличилось на 400% по сравнению с 1956 годом, тогда как число полетов за то же время возросло менее чем на 8%.

Шум самолетов

Рис. 105. Типичная схема турбореактивного двигателя.

В этом двигателе есть три главных источника шума (в основном высокочастотного): компрессор, турбинные лопатки и турбулентная смесь реактивной струи с воздухом.

Почему же шум реактивных самолетов более неприятен, чем винтовых? Здесь можно назвать две причины: различие частотных характеристик шума двигателей, во-первых, и режимов работы двигателей на малых оборотах при посадке самолетов — во-вторых.

Конечно, следует еще учесть более высокую мощность реактивных двигателей по сравнению с поршневыми.

В поршневых самолетах шум в основном создается струей выхлопных газов и пропеллером и наиболее интенсивен на низких частотах. В турбореактивных двигателях — двигателях «первого поколения», которые сегодня еще широко используются, — имеются три главных источника шума (преимущественно высокочастотного), связанных с тремя основными частями двигателя (рис. 105).

Почти в самом начале находится компрессор — он сжимает воздух, поступающий из диффузора, расположенного на входе в двигатель. Далее сжатый воздух направляется в камеру сгорания, где с ним смешивается топливо.

Горячие газы, с ревом вылетающие из сопла двигателя, создают силу тяги. Между камерой сгорания и соплом расположена турбина, сидящая на одном валу с компрессором. Горячие газы после камеры сгорания обтекают лопатки турбины.

Таким образом, все три источника шума — это турбулентные струи горячих газов в смеси с воздухом. Большая часть шума лопаток турбины излучается в том же самом направлении, куда выбрасывается струя отработанных газов.

Часть шума лопаток компрессора излучается в направлении сопла, другая часть — в сторону диффузора двигателя. Таким образом, шум, который мы слышим при приближении реактивного самолета, в основном обусловлен работой компрессора.

В реактивных двигателях «первого поколения» шум струи отработавших газов намного превосходит шум лопаток компрессора, за исключением лишь того случая, когда двигатель идущего на посадку самолета работает на малых оборотах.

При небольшой тяге шум компрессора излучается вперед—мы слышим вой идущего на посадку самолета. Шум струи пропорционален скорости ее истечения в восьмой степени. Поэтому взлет реактивного самолета, когда тяга максимальна, сопровождается сильным ревом, создаваемым струей отработавших газов.

С самого начала развития реактивной авиации возникла необходимость предпринимать какие-то меры для уменьшения шума струи отработавших газов. Пытались ставить в сопло двигателя глушитель шума. Однако такое усовершенствование приводило к значительным потерям мощности.

Позднее конструкторы пришли к выводу, что лучшим способом является уменьшение скорости истечения газов из сопла. Потеря мощности при этом компенсируется увеличением массы воздуха, проходящего через двигатель.

В результате было создано новое поколение двигателей, называемых турбовентиляторными. В них большая часть воздуха вообще проходит мимо камеры сгорания. Такой двигатель производит значительно меньше шума при взлете, но, к сожалению, при посадке высокочастотный шум вентилятора, расположенного перед компрессором, увеличивает шум.

В реактивных двигателях следующего поколения, типа Роллс-Ройс РБ 211 (см. рис. 119, 120), удалось в значительной степени снизить шум вентилятора.

В настоящее время в большинстве аэропортов существуют правила, ограничивающие максимально допустимый уровень шума самолета, совершающего взлет. Так, в лондонском аэропорту Хитроу днем он составляет ПО ВШдБ, а ночью 102 ВШдБ.

Эти уровни обычно измеряются в специально выбранных участках вблизи аэропорта. Чтобы не превышать допустимого уровня шума, летчики совершают взлет при максимальной нагрузке двигателя, как можно круче, с тем чтобы быстрее достичь высоты.

Затем нагрузка и сила тяги уменьшаются настолько, насколько позволяет безопасность.

Но, несмотря на все правила и ограничения, вопрос о нарушении общественной тишины стоит очень остро

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