Механика жидкости и газа. Избранное. Под общей ред. А.Н. Крайко. (1014100), страница 88
Текст из файла (страница 88)
При исследованиях на модели обнаружены существенные изменения в структуре выхлопной струи под воздействием вдуваемого газа: сокращение длины начального участка струи, увеличоние ее поперечных размеров и другие. В связи с ростом скоростей полета пассажирских и транспортах самолетов непрерывно растет тяга двигателей и вместе сией интенсивность шума выхлопной струи. При этом уровень шума превышает допустимые нормы, что требует применения специальных мер для его искусственного снижения.
Используемые в настоящее время на летательных аппаратах, шумоглушители, основанные на принципе преобразования одной струи. выходящей из двигателя, в систему струй меньшего размера, обладают рядом недостатков, наиболее существенными из которых являются значительный вес, сложность конструкции и большие потери тяги на крейсерском режиме полета. Несмотря на то, что с помощью некоторых из исследованных шумоглушителей удается снизить уровень шума на 8 — 10 дБ, они не устанавливаются на самолетах из-за значительных потерь внутренней тяги и большого внешнего сопротивления.
Особенно возрастают трудности использования подобных шумоглушителей на сверхзвуковых самолетах, так как увеличение потерь *) Акуст. журн, 1970. Т. 16. Вып. 1. С. 88-95. С. Ю. Куаеоенинникое, Л. И. Соркин и др. [Гл. Рис. 1 тяги в сопле на 1%, например, при числе Маха полета, равном 2.2 приводит к уменьшению платной нагрузки на 8% [Ц.
В связи с этим представляет интерес схема струйного шумоглушителя, отличающаяся простотой и малым весом конструкции. На крейсерском режиме полета, когда шумоглушение становится ненужным, он может отключаться, позволяя тем самым избежать потерь тяги [2, 3). На рис. 1 представлена одна из схем струйного шумоглушителя, расположенного в системе реактивного сопла сверхзвукового пассажирского самолета. Сжатый газ через подводящий трубопровод 1 попадает в коллектор 2 и через насадки 3 вдувается в струн> выхлопных газов сопла 4. Под воздействием вдуваемых струй поток выхлопных газов возмущается, как и в случае введения в него твердых тел, турбулентный обмен выхлопной струи с внешним потоком интонсифицируется и струя затухает быстрее, вследствие чего энергия излучаемого ею шума уменьшается.
Исследование акустических характеристик струйного шумоглушителя проводилось на модели сужающегося сопла с диаметром выходного сечения 71.5 зьн. Вдув осуществлялся на срезе сопла с помощью шести насадков, равномерно расположенных по окружности с центром на оси сопла. Выходные сечения насадков находились на кромке сопла. Углы между осями насадков и направлением радиуса (ее) или осью струи [р) были одинаковы для всех насадков и варьировались в пределах 0' —: 90'.
Во время экспериментов измерялись полное давление р,з н температура Т,з перед соплом, полное давление и температура перед насадками р,з и Ткн расход воздуха через сопло Сз и через насадки Сз. Здесь и далее нижние индексы имеют следующий смысл: 1 — соответствует параметрам реактивной струи на срезе сопла; 0— неизменным параметрам струи [в отсутствие вдува): 2 -- параметрам вдуваемого газа; е .
параметрам торможения; а — параметрам окружающей среды. Верхний индекс 0 соответствует безразмерным параметрам. Температура всюду в К. Акустические параметры измерялись с помощью аппаратуры фирмы "Брюль и Кьер'. Микрофоны устанавливались на расстоянии Зм от среза сопла в направлениях, 8.2) Исследоеоние горонтеристин струйного тулеоглутителн 473 АЕ, дБ 4 Рнс. 2 которые составляли с осью струи угол о, равный 30, бО и 90'.
Ниже приводятся данные только для угла у = 30', соответствующего направлению максимальной интенсивности излучения звука. По экспериментальным данным находилась величина уменьшения уровня шума (сравнивались уровни шума при вдуве и без него) при разных величинах хг = р„с/р, и хз = р„з/р„где р, давление в окружающей среде, а также при разных относительных расходах вдуваемого воздуха С~ = Сз/Сь Опыты показали, что при фиксированном значении хс вследствие изменения эффективной площади выхода из основного сопла при вдуве поперечных струй расход газа через сопло уменьшается. Однако это уменьшение не превышает 2 Я, что соответствует снижению уровня шума всего на 0.1 дБ.
Эта величина значительно меньше погрешности измерений, которая составляла +0.5 дБ. Результаты экспериментального исследования на модели позволили выявить влияние ряда факторов на величину уменьшения уровня шума выхлопной струи при использовании струйного шумоглушителя. Опыты показали, что эффективность шумоглушителя максимальна при углах вдува а = 0 и Д = 90'. Поэтому все данные, приводимые ниже, получены при адуве по нормали к оси струи вдоль радиуса. На рис. 2 показано снижение уровня шума в децибелах е3Ь = = Ао — А (где Ао уровень шума исходной струи без шумоглушителя, Ь уровень шума с работающим шумоглушителем) в зависимости от хз при разных значениях хы для насадков с внутренним диаметром 4 леле.
Обозначения 1 — 5 соответствуют значениям величины яы 1.5, 1.7, 2.0, 2.2 и 3.0. Эффективность воздействия вдува заметно возрастает с увеличением значения яу, что связано с более высоким уровнем шума при больших скоростях истечения. В опытах кроме насадков в виде круглых трубок, использовались также насадки с прямоугольной формой отверстия с той же площадью выходных сечоний и отношением сторон 1/4.
Оказалось, что уменьшение звукового давления одинаково, независимо от формы выходного сечения насадков. [Гл. 474 С. Ю. Ираиеенинниноо, Л.И. Соркин и др. 70 20 50 100 200 500 10з 2,10з 5. Оз 2, 04 4,10 Рис. 3 Спектр шума приведен на рис. 3 для кз = 2.2 без вдува (сплошная линия) и с вдувом (пунктир, кз = 4.ое). Видно, что в диапазоне частот 30 —: 40001'и при работающем шумоглушителе наблюдается уменьшение звукового давления. При частотах выше 5000 Ги наблюдается некоторое увеличение звукового давления; однако вклад энергии на этих частотах в общий уровень шума невелик, так что полученное в результате общее снижение звукового давления ЬЬ составляет примерно 4 дБ.
Изменение частотного спектра для струйного шумоглушителя напоминает трансформацию частотного спектра при использовании обычных шумоглушителей с вводимыми в поток препятствиями. На рис. 4 сравнивается эффективность разных режимов вдува. Показано влияние яз на уменьшение шума струи для разных значений диаметра е) [мзе) насадков шумоглушителя при яе — — 2.2. Цифры 1-4 соответствуют насадкам с диаметрами 2, 4, 6 и 10 мм.
При фиксированном значении относительного расхода вдува Со = СзееС~ эффективность шумоглушителя растет с уменьшением диаметра насадков. При фиксированном же значении хз, когда расход вдуваемого воздуха уменыпается пропорционально квадрату диаметра насадков, насадки с малым выходным сечением менее эффективны.
0.08 0.04 Рис. 4 8.2) Иссаедоаание характеристик струйного трмогау1иитеаа 475 133 131 129 127 0.96 1.00 1.04 Рис. В Аналогичные результаты получены при натурных испытаниях струйного шумоглушителя, которые проводились в стартовых условиях на самолете. Использовался двигатель с форсажной камерой и регулируемой площадью выходного сечения сужающегося сопла. Вдув осуществлялся через двенадцать насадков, диаметр которых в разных опытах составлял 5, 10 и 15 жм. Трубки, подведенные от коллектора, были укреплены на ведущих створках сопла. Этим достигалось расположение сменных насадков в выходном сечении сопла по периметру при любом положении створок. В выхлопную струю вдувался воздух, отбираемый за компрессором, причем максимальный расход нс превышал 2% от общего расхода воздуха.
В опытах измерялись те же параметры, что и в модельных исслсдованиях. Максимальный уровень шума измерялся при д = 40'. На рис. 5 приведены результаты измерения уровня шума на бесфорсажном режиме работы в зависимости от тяги Н, отнесенной к номинальному значению, полученному в опытах без включения шумоглушнтеля (безразмерная величина Ва). Измерения проводились на расстоянии 60,м от среза сопла, при выключенном (1) и включенном (2 и 3) шумоглушителе. Диаметры насадков шумоглушителя были равны соответственно 5 (2) и 15 (3) мм.
В соответствии с вышесказанным, с ростом диаметра насадков (поддерживалось постоянное значение яг ) увеличивался расход вдуваемого воздуха и уменьшался уровень шума. Для одинаковых значений тяги уменьшение уровня шума составило 5 дБ. Аналогичные данные получены на форсажных режимах. Спектры шума были подобны представленному на рис. 3. Кроме натурных испытаний на двигателе, были проведены испытания струйного шумоглушителя на модели сужающегося сопла сверхзвукового пассажирского самолета, выполненной в соответствии с описанием соплового устройства самолета "Конкорд" ~4].
Эта модель 476 С. Ю. Крашенинников, Л. И. Соркин и др. 1.5 2.5 3.5 4.5 д, Рис. В по своей конструкции близка к изображенной на рис. 1 и отличалась от нее наличием системы для вдува воздуха как на срезе центрального сопла [4], так и на срезе эжекторного насадка 5. Испытывался также механический шумоглушитель, выполненный в виде лопаток, устанавливающихся между срезом центрального сопла и срезом эжекторного насадка, внутри последнего, в соответствии с описанием соплового устройства самолета "Конкорд'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
