Техника вертикального взлета и посадки (Хафер К., Закс Г., 1985 - Техника вертикального взлета и посадки), страница 59

8.4.4. Потребные резервы тяги длв СВВП с взаимосвязанными турбовинтовыми двигателями Полная мощность силовой установки с турбовинтовыми двигате- лями мощностью Р, каждый равна Р =пР,, 18.4.10) 1зост,макс гг Рх л 18.4 11) В соответствии с теорией турбовинтовых двигателей при отказе одного двигателя величина тяги, создаваемой винтами'1, умень- г) Воздушный винт отказавшего двигателя благодаря трансмиссии, связывающей винты всех двигателей, вращается и создает тягу. — Прилг. ред. Симметрия подъемных снл вследствие взаимосвязи воздушных винтов через систему валов может сохраняться также при отказе одного двигателя без необходимости отключать симметричный ему двигатель.

Остаток мощности, поделенный на нормальную полную мощность Рв, при учете аварийного увеличения мощности, характеризуемого коэффициентом 7т в случае отказа одного двигателя, равен Особые проблемы разработки и условия применения СВВП 343 шается в меньшей степени, чем остаток мощности оставшихся в ра- боте двигателей (равд. 2.1.3). Для аварийного остатка тяги, норми- рованного по величине полной тяги Ра — пР, до момента отказа, можно записать Рост, макс 1 Рост, макс л!й З ( л — 1 й)З З рв ~ ра Г (, л (8.4.12) Результаты расчетов, соответствующих уравнениям (8.4.11) и (8.4.12), приведены в табл. 8.4.2. 'Таблица 8.4.2. Перераспределение тяги и мощностИ двигателей у самолетов с синхронизированной систелгой привода воздушных винтов при отказе одного двигателя Число двигателей Козффипиент аварийного форсирования двигателя 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 рост.

макс 0,500 0,550 0,750 0,825 0,833 0,917 0,875 0,9Я рост. макс 0,825 О,ЯО 0,671 0,880 0,886 0,944 0,915 0,975 Из уравнения (8.4.12) получаем при Рв= (1 + е) пгл д для тяги в перегрузочном режиме / л — 1 лез Рост,макс — ~ )т) (1+ Е)ГПАД. (8.4.13) л Если и в этом случае требуется запас тяговооружеиностн ел, то справедливо следующее выражение: Рост, макс = (1 + ЕА) ГПА8 (8.4.14) С использованием выражений (8.4.13) и (8.4.14) определяется потребный запас тяговооруженностн, учитываемый при выборе двигателя (е — м е„„р): л лз'3 е„,„= (1+ ел) ( у! — 1.

(8.4.15) л,й(л — !) На рис. 8.4.2, а показана зависимость коэффициента аварийного форсирования )т от числа двигателей для синхронизированной системы воздушных винтов, а на рис. 8.4.2, б — аналогичные графики для независимых друг от друга подъемных двигателей. Видно, что для синхронизированной компоновки возможно существенное Глана 5 344 г,г Я анап й= о папр— Л о ЦО5 О,1 Пример 1,О 'о 1о 15 го и Рб авар Го гпотр =О О,1О о,го Пример го О 5 10 Рис. 8.4.2.

Коэффициенты аварийного форсирования двигателей й по мощности и тяге, необходимые для продолжения вертикального взлета при отказе одного двигателя силовой установки. о — синхроннзнровенные воздушные винты 1 е 4 = О, — — — е 4 = 0,033): б — неззиисимые подъемные двигетехн ( ел — о. — — — ет = о,о31. двигателей это возможно лишь с 16 двигателями. Если выбрать коэффициент аварийного форсирования двигателей Й = 1,1, то условия становятся более благоприятными, Но значения й)1,1 едва ли можно реализовать практически. 8.5. ПРОБЛЕМЫ ШУМА 8.э.т.

Общие соображения Требуемые для СВВП высокие значения тяги и мощности двигателей ставят вопрос об уровне создаваемого ими шума и о возникающих в связи с этим проблемах. В большей мере это касается реак- сокращение числа двигателей, необходимого для продолжения полета в случае отказа двигателя. Так, например, при нн„р 0,10 и и 1,04 в случае взаимосвязанных воздушных винтов уже с шестью двигателями возможно продолжение режима висения при отказе одного двигателя 1вл = О), тогда как в случае независимых 345 Особые проблемы разработки и условия применения СВВП тивных СВВП, первые образцы которых были оснащены одноконтурными реактивными двигателями; уровень шума на расстоянии 150 м от двигателя составлял для ннх примерно 120 дБ при номинальной тяге.

Значительный прогресс в этом отношении ожидался от применения подъемных двигателей с большой степенью двухконтурности. Для подъемного двигателя КВ 202 расчетное снижение приведенного выше уровня шума составляло более 20 дБ. Лучшие шумовые характеристики имеют также вентиляторные силовые установки. СВВП с воздушнымн винтами обеспечивают достаточно низкие уровни шума. Так, для СВВП взлетным весом 55 кН с поворотными винтами на расстоянии 150 м уровень шума составляет 92,5 дБ 18!.

Для дальнейшего уменьшения уровня шума необходима большая конструкторская работа. Особенно эффективным в этом отношении оказывается снижение окружной скорости концов лопасти винта и нагрузки на площадь, ометаемую винтом. Уменьшение шума на 10 дБ, как показано в работе 181, при неизменной полезной нагрузке достигается ценой увеличения взлетного веса примерно на 25 '1в, что отрицательно сказывается на экономичности и тактико- технических характеристиках самолета. Основной путь борьбы с шумом СВВП вЂ” это уменьшение уровня шума двигателей. Однако степень вредного воздействия шума сильно зависит и от параметров траектории взлета и посадки, которые для СВВП в отличие от обычных самолетов могут варьироваться в широком диапазоне. Так, например, возможны гораздо более крутые углы наклона траектории, что позволяет выбирать оптимальные по уровню шумовой нагрузки траектории взлета н посадки, несмотря на более нагруженные режимы работы двигателей, и достигать благоприятных результатов.

Этим проблемам посвящены, например, работы 110, 20, 25!. Ниже для определения оптимальных по уровню шумовой нагрузки траекторпй будут использованы результаты исследований Ниче 120, 21], причем за основу приняты определенные законодательством характеристики недопустимого шума 171. Поэтому вначале необходимы некоторые пояснения понятия недопустимого шума. 8.а.2. Зоны и уровни недопустимого шуме Зона недопустимого шума представляет собой область вокруг аэродрома, ограниченную кривой недопустимой шумовой нагрузки, устанавливаемой определенным образом.

Уровень шума уменьшается с увеличением расстояния от источника шума и характеризуется в зависимости от высоты нахождения последнего и длительности воздействия критической границей восприятия, По законам ФРГ для защиты от шума самолетов зона недопустимого шума должна ограничиваться кривой со значениями Е,„, = 67 дБА. Здесь 7.,„, представляет собой эквивалентный 1З Звввв и ткв Глава 8 346 усредненный уровень, учитывающий длительность шума. Для оценки шума в ФРГ применяется так называемый А-фильтр, определяющий вредное воздействие различных частот, характеристика которого приведена на рнс. 8.5.1 наряду с кривыми постоянной силы шума (в единицах «воспринимаемого неприятного ощущения» 113 — 16, 23)), Применяемая здесь единица У показывает, во сколько 150 120 мо Ачрипьтр 90 .

50 Л, 10 50 50 «с 40 50 2О Рис. 8.ЗА. фильтр оценки шума А и кривые постоиииой силы шума в зависимости от частотыЯ(201. 1О Я 5 100 2 510002 5100002 Частота, 1Ч М« а ьа11 о' (8.5.1) раз оцениваемый шум неприятнее, чем эталонный, соответствующий полосе частот, равной октаве со средним значением 1000 Гц и уровнем 40 дБ. Эквивалентный уровень длительного шума определяют как среднее значение уровня шума, воздействующего продолжительное время. Его определение основывается на предположении, что шумы, передающие человеку в течение определенного промежутка времени одинаковую звуковую энергию, нлн «количество шума», обладают одинаковым возмущающим воздействием. Благодаря такому определению оценок шума имеется возможность построить кривые постоянных уровней эквивалентного шума и зоны допустимых шумов, дающие приближенное представление о шумовой нагрузке в районе аэродрома.

С помощью мгновенного уровня шума У.1(1) и параметра эквивалентности а можно определить эквивалентный уровень длительного шума через дискретные промежутки времени. Доза эквивалентного шума ЛУ.,„, для промежутка времени Л11 равна Особые проблемы разработки и услоеия применения СВВП 347 Просуммировав дозы шума всех элементов с во всем временном интервале наблюдения Т, составляющем, например, по закону расширенная зона недопустимога .пума Рис.

8.5.2. Определение расширенной зоны недопустимого шума )201. Врадень шума 2 уродень шума Время = 0(9)' — ')томи 'ау) Время -. г (9) (10 ' 'В1) Рис. 8.3.3. Определение ис- с пользуемых уровней шума ) 201. а — максимальный уровень Ь а б — эФФективный уровень с. ФФ (уровень кратковременного посто аиного ума( в — эквивалентНый уровень длительного шума С „ (средний уровень по времени). ФРГ половину года, получаем эквивалентный уровень длитель- ного шума: маке г с.. — — а( Е 1е"" -аь].

а 1 Т (8.5.2) Эмпирически определенный параметр а равен ()ц 2)/4. 'Прн этом используется предположение, что удвоение времени воздейст- Глава 8 вия шума или интенсивности полетов равносильно увеличению уровня шума на 4 дБ. Как показано в работе [201, даже при установлении «простых зон недопустимого шума», соответствующих недопустимому по закону эквивалентному уровню шума, нельзя обеспечить защиту людей от кратковременного воздействия шума с относительно высоким уровнем. Это относится прежде всего к аэродромам с малым числом полетов.

Поэтому Ниче [20, 211 предлагает ввести понятие «расширенной зоны недопустимого шума», определяющей совокупность зон в окрестностях аэродрома, внутри которых значение шума иногда превышает допустимую величину. Это схематически представлено на рис. 8.5.2. В качестве значений шума могут использоваться при этом кроме уже упомянутого эквивалентного уровня У.,„, длительного шума максимальный уровень 1.„,„, н эффективный [или уровень кратковременного постоянного шума) уровень У.,ее, поясненные на рис.

8.5.3. 8.».3. Опредепение зоны недопустимого шума дпя некоторых самопетоа Общие соображения. Для исследования влияния различных параметров траектории на уровни шума, создаваемого при взлете, в работах [20, 211 проведены некоторые расчеты для двух СВВП, соответствующих конкурсным условиям [261. Поскольку интенсивность полетов играет большую роль при определении зоны недопустимого шума, был выбран аэропорт со средней пропускной способностью [5 млн. пассажиров и 40 000 т груза в год). Предполагается, что парк самолетов состоит из одинаковых СВВП с коэффициентом полезной загрузки 0,8, Считается, что пассажиро- и грузооборот распределены поровну между рейсами отправления и прибытия. Для исследований выбрана одинаковая для обоих типов СВВП взлетная траектория, представленная на рис. 8.5.4.