Диссертация (Прогнозирование и снижение шума на местности легких винтовых самолетов)

2ОглавлениеВведение ................................................................................................................................................. 41. Источники шума на местности легких винтовых самолетов и беспилотных ЛА свинтовыми движителями ................................................................................................................. 121.1.

Классификация источников шума на местности ЛВС и БПЛА. Акустический балансвинтомоторных СУ .......................................................................................................................... 121.2. О расчете шума воздушного винта. Параметрические исследования шума воздушныхвинтов ................................................................................................................................................

181.3. О расчете шума поршневого двигателя. Параметрические исследования шумапоршневых двигателей .................................................................................................................... 201.4.Особенности акустики толкающих воздушных винтов .................................................... 231.5.Влияние формы выхлопа на шум СУ .................................................................................. 251.6.Сравнительный анализ шума ЛВС в статических и в полетных условиях...................... 26Выводы по разделу 1. Постановка задач экспериментальных исследований винтомоторныхсиловых установок ........................................................................................................................... 282.

Экспериментальные исследования акустических характеристик винтомоторныхсиловых установок ЛВС и БПЛА ................................................................................................... 312.1. Экспериментальное исследование акустических характеристик силовой установкисамолета «Ан-2» в статических условиях ...................................................................................... 312.1. Экспериментальное исследование акустических характеристик СУ сверхлегкогосамолета «МАИ-223М» ................................................................................................................... 452.2.

Экспериментальное исследование акустических характеристик малоразмерного БПЛАс винтокольцевым движителем в толкающей компоновке .......................................................... 512.3.Обобщенные акустические характеристики винтомоторных СУ .................................... 612.4. Исследование области автомодельности механизмов генерации широкополосного(вихревого) шума воздушного винта .............................................................................................

682.5. Влияние капотирования двигателя на акустические характеристики авиационнойпоршневой СУ .................................................................................................................................. 712.6. Оценка влияния диаметра винта на акустические характеристики силовой установкисамолета.............................................................................................................................................

752.7. Исследование влияния зазора между толкающим воздушным винтом и крылом науровень шума ЛВС на местности ................................................................................................... 822.8.Рекомендации по снижению шума и разработке малошумных СУ для ЛВС и БПЛА ..

85Выводы по разделу 2 ........................................................................................................................ 863. Методика расчетной оценки акустических характеристик винтомоторных силовыхустановок ............................................................................................................................................. 903.1. Метод расчета шума авиационных поршневых двигателей ................................................. 903.2. Расчет уровней шума винтомоторной силовой установки ................................................... 953.3.

Рекомендации по расчету широкополосного (вихревого) шума воздушного винта .......... 97Выводы по разделу 3 ........................................................................................................................ 974.Акустическая заметность ЛА с винтомоторной силовой установкой ............................. 9934.1. Спектральные и интегральные характеристики природного акустического фона вприземном слое атмосферы ............................................................................................................. 994.2.О проблеме маскировки шума ЛА ..................................................................................... 1154.3.

Выбор и обоснование критерия акустической заметности ЛА с винтовымидвижителями ................................................................................................................................... 1164.4. Методика расчетной оценки координат границ зоны аудио заметности БПЛА и ееприменение на практике ................................................................................................................

125Выводы по разделу 4 ...................................................................................................................... 132Заключение ........................................................................................................................................ 134Список литературы .........................................................................................................................

1364ВведениеАктуальность работыПроблема прогнозирования и снижения шума на местности легких винтовых самолетов(ЛВС) возникла в связи с установлением национальных и международных стандартов напредельно-допустимые уровни шума таких самолетов на местности [1,2] и вследствиеширокого использования малоразмерных беспилотных летательных аппаратов (ЛА) свинтомоторной силовой установкой для решения задач специального назначения.В настоящее время роль беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в действияхвоенной авиации значительно расширяется.

Наибольшее распространение БПЛА получили прирешении задач военной разведки. Высокая эффективность таких аппаратов ставит вопрос обиспользовании беспилотных ЛА и в других областях применения военной авиации, в частности,ведения воздушного боя и проведении ударных операций.Вместе с тем эффективность современного БПЛА с различными видами движителей,выполняющего полеты в широком диапазоне скоростей и высот, в значительной мере зависитот степени его заметности: акустической, оптической, радиолокационной и тепловой. Комплексметодов, направленных на уменьшение заметности летательных аппаратов в различныхобластях спектра излучения, образует технологию «стелс», которая постоянно развивается напротяженииуженесколькихдесятилетий.Сегодняприменениетехнологии«стелс»предусматривается во всех американских и европейских программах создания новых военныхсамолетов.В общем случае положение границ зоны акустической заметности ЛА в местерасположениянаблюдателяопределяетсясоотношениеммеждуинтенсивностьювоспринимаемого наблюдателем акустического излучения ЛА и интенсивностью звука,соответствующего природному акустическому фону и зависит от степени проявленияакустических эффектов, сопровождающих распространение звука в турбулентной атмосфере –рефракции звуковых волн, поглощения и рассеяния акустической энергии.Наличие в эксплуатации множества прототипов БПЛА с винтовыми движителями,применение таких аппаратов на относительно низких высотах и скоростях полета, а такжеразвитие мобильных средств поражения воздушных целей делает проблему сниженияакустической заметности БПЛА особенно актуальной.Другой аспект актуальности проблемы шума ЛВС заключается в необходимостисниженияинтенсивностишумаавиационногопроисхождения,воздействующегонагражданское население.

Уровень шума самолета на местности является одним из наиболееважныхпараметров,вомногомопределяющимконкурентоспособностьсовременнойгражданской авиационной техники. Наличие в российских, американских и европейских5Авиационных правилах (АП-36, FAR 36, СS 36) нормативных ограничений на предельнодопустимые уровни шума самолетов легкой весовой категории на местности делаетвыполнение этих требований обязательным условием для получения Сертификата типа насамолет. В России предельно допустимые уровни шума легких винтовых самолетов наместности регламентируются Авиационными Правилами РФ (Часть АП-36) [1] и стандартомИКАО (Приложение 16, Том 1) [2].Таким образом, исследование акустических характеристик винтомоторных силовыхустановок, включающих в себя поршневые двигатели и воздушные винты различнойконструкции и компоновки, представляется актуальным и важным для решения проблемэкологии в гражданской авиации и акустической заметности БПЛА в военной.Степень разработанности темы исследованияРешение проблем снижения уровней шума на местности легких самолетов свинтомоторной силовой установкой и уменьшения степени акустической заметности БПЛА свинтовым движителем предполагает наличие соответствующих методов прогнозированияакустических характеристик ЛВС, критериев и методов оценки степени аудио заметностиБПЛА.В проблеме прогнозирования шума, генерируемого винтомоторными СУ, вопросамотдельно шума воздушного винта и двигателя внутреннего сгорания (ДВС) посвященозначительное количество исследований, выполненных в нашей стране и за рубежом, но,несмотря на давнюю историю изучения этих явлений, многие аспекты механизмов генерациишума являются неясными до сих пор.