Техника вертикального взлета и посадки (Хафер К., Закс Г., 1985 - Техника вертикального взлета и посадки), страница 60

После достижения заданной скорости в конце переходного режима СВВП выходит на режим набора высоты; при этом угол наклона траектории оптимален и маршевые двигатели работают на режиме номинальной мощности. Для определения оптимальной в смысле шумового воздействия траектории полета можно варьировать значениями высоты вертикального подъема Ов, угла наклона траектории уг в течение переходного режима н тяговооруженности при взлете. При этом помимо определения зоны недопустимого шума вычисляются значения расхода топлива на фазе вертикального подъема вплоть до достижения скорости конца переходного режима, чтобы оценить дополнительный расход топлива при полете с оптимальными по шуму траекториями.

Методика вычисления зоны недопустимого шума приведена в работе [201. Для вычисления эквивалентною шума в точках наблюдения определяется временная функция мгновенных значений уровня шума, создаваемого всеми пролетающими Особые проблемы разработки и условия применения СВВП 349 самолетами в течение определенного промежутка времени, причем траектория полета заранее назначается на основе уравнений механики полета с заданными значениями тяги и аэродинамических сил. Если в каждом определенном пункте наблюдения известны названные оценки шума, то с помощью линейной интерполяции можно провести между всеми пунктами наблюдения в системе координат 1продольное 1х) и боковое (у) направления) кривые постоянных значений максимального уровня У.„,„„эффективного уровня 1.,44, и эквивалентного уровня длительного шума 1.„„а затем определить соответствующие зоны недопустимого шума.

-тинке дальнесшь х Рис. 8.8.4. Схематическая траектория взлета при исследовании зоны недопустимого шума [201. Выбранные для расчетов самолеты с акустической точки зрения можно рассматривать как точечные источники звука. Оценка шумового излучения различных силовых установок проведена в работе [6Е Результаты этой работы были скорректированы для винтовых силовых установок по данным работы 111! и для реактивных— по данным работы 15!.

Важнейшими компонентами шума для реактивных двигателей являются широкополосный шум внешнего контура двухконтурных двигателей, вибрирующий звук турбин н шум струи; у винтового двигателя широкополосные шумы н вибрирующие звуки винта сильнее, чем компоненты шума от турбин. В обоих случаях следует учитывать характеристики направленности и частотные спектры источников шума. Поглощение шума воздухом вследствие молекулярной абсорбции вычисляется с учетом его изменения вдоль траектории полета; принимается во внимание изменение температуры и влажности воздуха во время метеорологического нормального летнего дня, Пркмер 1: транспортный СВВП с турбореактквной скловой установкой. Рассматриваемый СВВП 1рнс. 1,4,1) взлетным весом 550 кН 15 ] имеет 12 двухконтурных подъемных двигателей К В 202, которые во вРемя переходного режима на взлете поворачиваются 350 Глава а на 60', н 2 маршевых двигателя КВ 220, работающих во время вертикального подъема н до конца переходного режима лишь с 173 максимальной тяги, что с учетом потерь составляет лишь 7 % суммарной подъемной тяги, так как эта составляющая создается за счет отклонения закрылками выхлопной струи от двигателей.

Обсуждаемые ниже результаты взяты из работ 120, 211. На п,а площадь, км Оз цг пд о гпо гоп зпо эао 500 Нз,м Рис. 5.5.5. форма 1а) и площадь 1б) расширенной зоны недопустимого шума дли турбореактивного СВВП в зависимости от высоты вертикального подъема Нв 1уг = О, Г)тй = 1,1) 1201. рнс. 8.5.5 показаны форма и площадь расширенной зоны недопустимого шума на плоскости земной поверхности как функции конечной высоты вертикального подъема Н, с дальнейшим полетом по горизонтальной переходной траектории для СВВП с тяговооруженностью 1,1. Видно, что площадь при Н, = О, на границе которой Енскс = 95 дБА, как н следовало ожидать, является самой большой.

С увеличением высоты подъема сигналы расширенной зоны недопустимого шума быстро уменьшаются, Начиная с Н, = 150 м, максимальный шум в течение переходного режима и последующего режима набора высоты не играет существенной роли, и У.„,„, прн Осабь7е проб гемьг разработки и ус.гоняя применения СВВП 351 этом остается постоянной. Эффективный шум Е,ое во всех случаях незначителен, тогда как У.,аа с Н, = 150 м становится основным. Как показано в работе 120) 1см, также рнс.

8,5,6), варьированием угла наклона траектории на переходном режиме прн малых высотах вертикального подъема (Н,(150 м) можно улучшить расширенную зону недопустимого шума, тогда как при ббльшнх значениях высоты (Н, 150 м) угол наклона траектории на перехода ном режиме у, не оказывает какого-либо влияния. Это объясняется тем, что прн Н,(150 м решающим является максималь- 0,4 Парргадь. кмг О,з а ЗОО шр кг,аз«раз гоо Н м„а,м 100 пз Паацадр, кмг о,г ог Ог 01 аОО 500 м гоо гоо зоо 5 10 15 20 0 Уг ' о,а Площадь. 1, к«7 Оз зОО Пгр. «ггдзкеп гоо о,з пррр«ада км ог 0,2 нкр„а,м 100 О,г 01 о о го о го о зоо аоо 500 о 5 10 75 го Н„м Уг Рис. 8,5.7.

Площадь оптимальной расширенной зоны недопустимого шума, заданная высота вертикального подъема и расход топлива на один взлет в зависимости от угла наклона траектории для турбореактивного СВВП при Йтд= 1,1 (а) и Р! тп = 1,3 (б). Рнс. 8.5.6. Влияние высоты вертикального подъема и угла наклона траектории переходного режима на площадь расширенной зоны недопустимого шума для турбореактивного СВВП. а — дгта = 1,1; д — Шта = 1 3. ный уровень шума, который при более крутых траекториях снижается вследствие возрастающего эффекта затухания шума в воздухе. Для больших высот вертикального подъема определяющим является эквивалентный уровень длительного шума.

На более крутых траекториях вследствие меньших горизонтальных ускорений разгон СВВП занимает больший промежуток времени, поэтому возрастают длительность воздействия шума и, следовательно, со- Глава 8 352 ставляющая уровня шума Е„„. Интересные результаты дает изменение тяговооруженности при одновременной вариации высоты вертикального подъема Н, и угла наклона траектории на переходном режиме.

Зто иллюстрирует сравнение рис. 8.5.6, а и б. Оказывается, что для каждого угла наклона траектории на переходном режиме у, имеется оптимальная высота вертикального подъема, обозначаемая в дальнейшем Н,,„,. Также и здесь заслуживает внимания прежде всего заметное улучшение характеристик шумового воздействия при увеличении тяговооруженности. Помимо уменьшения шума на переходном режиме важное значение имеет расход топлива.

Особый интерес представляет вопрос о способах достижения малых шумовых нагрузок в сочетании с возможно малым расходом топлива. Для этой цели на рнс. 8.5.7 приведены графики площади оптимальной расширенной зоны недопустимого шума, заданной высоты вертикального подъема, Н,,„, и потребного расхода топлива п«в, вычисленные для любой комбинации параметров у, н Н, „„с помощью соответствующих методик определения летных характеристик [20). Здесь также иллюстрируются оба случая Р/п«д = 1,1 (рис. 8.5.7, а) и Р/п«д = 1,3 (рнс. 8.5.7, б).

При меньшем значении тяговооруженности для уменьшения шумового воздействия вертикальная часть траектории должна быть по возможности малой, а угол наклона траектории на переходном режиме у, должен составлять 13', При этом перерасход топлива на взлет по сравнению с минимальным значением [20) составляет примерно 70 кг(58 вв), но при этом величина площади зоны недопустимого шума снижается на 47 %. При большей тяговооруженностн (рис. 8.5.7, б) площадь оптимальной зоны недопустимого шума почти не зависит от угла наклона траектории на переходном режиме у, Расход топлива, напротив, имеет при этом минимум, хотя и неявно выраженный. Заслуживает внимания уже показанное на рис.

8.5.6 существенное уменьшение расширенной зоны недопустимого шума — примерно наполовину по сравнению со случаем меньшей тяговооруженности. Пример 2: турбовинтовой транспортный СВВП с поворотными крыльями. СВВП с поворотными крыльями (рис. 1.4.4) 127] был представлен на конкурс 1261, как и рассмотренный ранее реактивный СВВП. Взлетный вес этого самолета с крыльями типа тандем, четырьмя воздушными винтами и восемью турбовальнымн двигателями равен 420 кН Силовая установка полностью работает во всех фазах полета.

Зто обстоятельство, а также небольшой удельный расход топлива н определяют в основном сравнительно небольшой взлетный вес самолета, Но к моменту подачи проекта на конкурс СВВП мог быть оснащен лишь двигателями С«Е-Т 64 фирмы «Дженерал электрикв и выполнение требования о полезном грузе могло быть только условным. Из соображений сравнимости при вычислении зоны недопустимых шумов взлетный вес данного СВВП был Осабьге проблемы разрабатан и условия пралгенения СВВП 353 принят равным 550 кН. По аналогии с предшествующим исследованием на рис.

8.5.8 представлены результаты расчетов характеристик шумовых нагрузок 121]. Поскольку винт характеризуется относительно высокой энергией шума на низких частотах, эквива- у,нм -од об Паащадь. "и оа г ао 0,2 о,т тоо аго зто аоо гоо Не и Рис. 8.5.8. Форма 1а) и площадь 16) расширенной зоны недопустимого шума длн турбовинтового СВВП в зависимости от высоты вертииального подъема ив 1ут = о, Рати = 1,1) 1211. лентный уровень шума резко возрастает с высотой подъема Н,' что объясняется пренебрежимо малым поглощением звука в воздухе на этом диапазоне частот и соответственно сильно возрастающей длительностью воздействия шума в отличие от рис.

8.5.5. Обобщенные результаты исследования 121] приведены на рис. 8,5.9, аналогичном рис. 8.5.7. Здесь представлены площадь оптимальной расширенной зоны недопустимого шума, требуемая при этом высота вертикального подъема и расход топлива на взлет в зависимости от угла наклона траектории переходного режима для двух значений тяговооружеииости (Е/ттгд = 1,1 и 1,3). При Глава 8 Заа4 меньшей тяговооруженности взлет происходит оптимально в смысле производимого шума лишь тогда, когда фаза вертикального подъема вырождается до нуля 1Н, = О), а угол наклона траектории составляет примерно 9'.