Автореферат (Прогнозирование и снижение шума на местности легких винтовых самолетов), страница 4

20.05.2014 (W=3-4м/с)Показано, что даже в условиях равнинной местности спектральные уровни природногоакустического фона могут быть весьма нестабильны даже в пределах интервала времени,равном одной минуте, при отсутствии или низкой (до 2 м/с) скорости ветра. И, наоборот,спектральные уровни звукового давления могут слабо изменяться во времени даже приповышенной (до 6 м/с) скорости ветра.

Спектральные уровни природного акустического фоназависят от скорости ветра, характера подстилающей поверхности на пути распространенияветра и от интенсивности вертикальных конвективных потоков.Полученные в работе спектральные и интегральные характеристики природногоакустического фона не противоречат результатам исследований других авторов.Один из аспектов проблемы акустической заметности, заключается в необходимостиопределения критерия аудио заметности для расчетного определения координат границ зонызаметности ЛА.Критерий аудио заметности – это некий показатель, который является критериемслышимости ЛА.

Использование данного критерия в прогностических моделях позволяетоценить предельное расстояние между наблюдателем и источником шума, при уменьшениикоторого ЛА будет обнаружен наблюдателем.19Критерием акустической заметности ЛА в контрольной точке на местности можетслужить, например, выполнение условия:,(1)где Lp – "пороговое" значение уровня помех, с которым сопоставляется уровень полезногосигнала Lc. Естественным порогом слышимости ЛА является природный акустический фон. Вопределенных условиях природный фон может выступать в роли маскера полезного сигнала.В качестве уровня звукового давления в соотношении (1) могут использоваться какспектральные уровни звукового давления сигнала и фона, так и суммарные по спектру уровнизвукового давления с линейной или нелинейными амплитудно-частотными характеристиками.Была выполнена экспериментальная проверка условия (1).

На режимах горизонтальногополета ЛВС «Ан-2» определялись характерные моменты времени, соответствующие началу (t1)и окончанию (t3) (рисунок 10) слышимости самолета. Сравнение для данных моментов времениизмеренных значений суммарного уровня шума самолета, скорректированного по шкале «А»стандартного шумомера (La), и среднего значения La для природного фона позволилоустановить адекватность критерия заметности и субъективной возможности выделения шума изприродногофона.Экспериментальнополученонаоснованиивыполненнойсериигоризонтальных пролетов, что самолет становится слышимым для наблюдателя уже привеличине критерия заметности ∆La ≈ 2дБА.Рисунок 10 – Изменение в процессе пролета самолета суммарных уровней звукового давления слинейной (Lc) и нелинейной амплитудно-частотной характеристикой (La)На основании полученных данных скорректированное выражение (1) имеет вид:,(2)20где– суммарный уровень природного фона, скорректированный по шкале «А»стандартного шумомера,– суммарный уровень шума ЛА на местности в единицах дБА.В рамках диссертации была разработана и применена на практике методикарасчетной оценки координат границ зоны аудио заметности БПЛА с винтомоторной силовойустановкой с величиной взлетной массы ≈ 1000кг.

Расчетные исследования выполнялись сиспользованием программного комплекса «АЭРОШУМ» ЦАГИ. Критерием слышимости ЛАбыло выполнение условия (2). Результаты исследования переданы Заказчику.ЗАКЛЮЧЕНИЕДиссертация посвящена проблеме шума на местности ЛВС и проблеме акустическойзаметности ЛА с винтовыми движителями. Основные результаты работы заключаются вследующем.1.Получены обобщенные акустические характеристики СУ ЛВС. Установлены методыснижения шума ЛВС на местности и даны рекомендации по созданию современныхмалошумных СУ для ЛВС и БПЛА.2.Определена роль различных источников в суммарном шуме винтомоторных СУ.3.Установлено влияние числа Рейнольдса на интенсивность широкополосного (вихревого)шума воздушного винта.4.Предложена модель для прогнозирования общего акустического поля винтомоторныхсиловых установок, включающих в себя различные поршневые двигатели и одиночныевоздушные винты.5.Выполненоэкспериментальноеопределениеэнергетическихиспектральныххарактеристик природного акустического фона для заданной природно-климатической зоны.Установлено влияние скорости ветра, типа подстилающей поверхности и конвективныхпотоков вблизи поверхности земли на спектр и уровень звукового давления природного фона.6.В результате летного эксперимента установлен критерий аудио заметности ЛА свинтомоторной силовой установкой, который может использоваться в расчетных моделях дляоценки координат границ зоны аудио заметности БПЛА.7.Разработана и использована на практике методика расчета координат границ зоны аудиозаметности БПЛА с винтовым движителем.Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы:Разработка аналитических моделей для расчета шума на местности мини- и микро-БПЛА с винтовыми движителями.

Воздушные винты таких ЛА работают при малых числах21Рейнольдса (), что приводит к существенному изменению аэродинамических и, какследствие, акустических характеристик, по сравнению со случаем работы воздушных винтов нарежиме автомодельностиИсследования по формированию банка данных по природному акустическому фону вразличных природно-климатических зонах.Разработка аналитической модели для оценки спектральных характеристик природногоакустического фона.Исследования возможности распознавания акустических сигналов от различных ЛА и ихидентификация с помощью специальных алгоритмов и программ.Расчетно-экспериментальныеисследованияэффектаэкранированияшумаотвинтомоторной СУ БПЛА.Автор диссертационной работы выражает благодарность начальнику отделения«Аэроакустики и экологии ЛА» Центрального аэрогидродинамического института имени проф.Н.Е.

Жуковского Копьеву Виктору Феликсовичу и сотрудникам отделения, а такжесотрудникамЛетногокомплексаОтраслевогоспециальногоконструкторскогобюроэкспериментального самолетостроения МАИ за помощь в организации и проведенииакустических испытаний легких винтовых самолетов. Также автор выражает признательностьпроректору по научной работе Шевцову Вячеславу Алексеевичу и начальнику авиабазы МАИКожевникову Евгению Владимировичу за поддержку проводимых на аэродроме институтаисследований.Список работ, опубликованных по теме диссертации1.Самохин В.Ф., Мошков П.А.

Акустические характеристики легкого винтового самолетас двигателем внутреннего сгорания// Труды МАИ, 2012, выпуск № 57, Режим доступа:http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=30715 (дата публикации 30.06.2012).2.Самохин В.Ф., Остроухов С.П., Мошков П.А. Экспериментальное исследованиеисточников шумности беспилотного летательного аппарата с винто-кольцевым движителем втолкающейкомпоновке//ТрудыМАИ,2013,выпуск№70,Режимдоступа:http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=44459 (дата публикации 25.11.2013).3.Самохин В.Ф., Мошков П.А.

Исследование акустических характеристик легкоговинтового самолета «Вильга-35А» на режимах горизонтального полета// Вестник Московскогоавиационного института, 2014, Т.21, №2, С. 55-65.224.Мошков П.А. Некоторые результаты экспериментального исследования акустическиххарактеристик силовой установки сверхлегкого самолета в статических условиях// Научнотехнический вестник Поволжья, 2014, №6, С.

265-270.5.Мошков П.А., Яковлев А.А. Экспериментальное исследование влияния капотированиядвигателя на акустические характеристики авиационной поршневой силовой установки//Научно-технический вестник Поволжья, 2014, №6, С. 271-274.6.Мошков П.А., Яковлев А.А. К вопросу численного моделирования шума воздушноговинта// Научно-технический вестник Поволжья, 2014, №6, С. 275-277.7.СамохинВ.Ф.,МошковП.А.Экспериментальноеисследованиеакустическиххарактеристик силовой установки самолета «Ан-2» в статических условиях// Труды МАИ, 2015,выпуск №82, Режим доступа: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=58711 (датапубликации 26.06.2015).8.Кажан В.Г., Мошков П.А., Самохин В.Ф.

Природный фон при проведении акустическихиспытаний самолетов на аэродроме базирования малой авиации// Наука и образование. МГТУим.Н.Э.Баумана.Электрон.журн.2015.№7.Режимдоступа:http://technomag.bmstu.ru/doc/782827.html (дата обращения 25.07.2015).9.Мошков П.А. Классификация источников шума легких винтовых самолетов наместности// Научно-технический вестник Поволжья, 2015, №4, С. 101-106.10.Мошков П.А., Остроухов С.П., Самохин В.Ф.

Экспериментальные исследованияисточников шумности малоразмерного ЛА с винто-кольцевым движителем в толкающейкомпоновке // Третья открытая всероссийская конференция по аэроакустике, г. Звенигород, 1-3октября 2013 г, Тезисы докладов. – М.: Издательский отдел ЦАГИ, 2013, С. 75.11.Мошков П.А. Особенности механизмов генерации шума силовых установок своздушными винтами в толкающей конфигурации// 12-я Международная конференция«Авиация и космонавтика - 2013», г. Москва, 12-15 ноября 2013 г., Тезисы докладов. - СПб.:Мастерская печати, 2013, С. 354-355.12.Мошков П.А. Исследование акустических характеристик легкого винтового самолетаВильга-35А на режимах горизонтального полета// XXV Научно-техническая конференция поаэродинамике, п. Володарского, 27-28 февраля 2014 г, Материалы конференции, ЦАГИ, 2014,С. 188-189.13.Мошков П.А., Самохин В.Ф.

Экологические проблемы при создании современныхлегких винтовых самолетов и БПЛА// Московская молодежная научно-практическаяконференция «Инновации в авиации и космонавтике - 2014», г. Москва, 22-24 апреля 2014 г.Сборник тезисов докладов. – М.:ООО «Принт-салон», 2014, С. 117-118.2314.Самохин В.Ф., Мошков П.А. Исследование источников шума малоразмерного ЛА свинтомоторной силовой установкой// X Международная научная конференция по гидроавиации«Гидроавиасалон-2014», г. Геленджик, 5-6 сентября 2014, Тезисы докладов. – М.: Издательскийотдел ЦАГИ, 2014, С.

49.15.Мошков П.А., Самохин В.Ф. Экспериментальное исследование влияния интерваламежду толкающим воздушным винтом и крылом на уровень шума на местности сверхлегкогосамолета// XXVI Научно-техническая конференция по аэродинамике, п. Володарского, 26-27февраля 2015 г, Материалы конференции, ЦАГИ, 2015, С. 171.16.Мошков П.А., Самохин В.Ф. О роли поршневого двигателя в суммарном шуме силовойустановки легкого винтового самолета// Четвертая открытая всероссийская конференция поаэроакустике, г.

Звенигород, 29 сентября - 1 октября 2015 г. Тезисы докладов. – М.:Издательский отдел ЦАГИ, 2015, С. 104.17.СамохинхарактеристикВ.Ф.,МошковприродногоП.А.Экспериментальноеакустическогофона//исследованиеЧетвертаяоткрытаяспектральныхвсероссийскаяконференция по аэроакустике, г. Звенигород, 29 сентября - 1 октября 2015 г, Тезисы докладов. –М.: Издательский отдел ЦАГИ, 2015, С. 116..