Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей под ред. Шляхтенко С.М. (1014193), страница 87
Текст из файла (страница 87)
2). 2) Проектирование первой ступени вентилятора ТРДД без входного направляюи(его аппарата (ВНА) позволяет устранить сильный шум взаимодействия в месте, наиболее близко расположенном к входу в двигатель. По оценке это дает снижение уровня шума на 4 ... 6 дБ, кроме того, уменьшает массу вентилятора. Однако КПД вентилятора без ВНА несколько снижается.
В настоящее время одноступенчатые вентиляторы всех ТРДД с большой степенью двухконтурности выполняются без ВНА. 3) Увеличение осевого зазора между лопаточными венцами рабочего колеса и направляющего аппарата также позволяет уменьшить шум взаимодействия и снизить общий уровень шума двигателя (рис. 14.13).
В современных ТРДД направляющие аппараты вентилятора и первых ступеней компрессора отодвигают от соответствующх рабочих колес на 1 ... 2 хорды лопатки рабочего колеса. 4) Снижение интенсивности дискретного шума на частоте следования может быть достигнуто подбором разного числа лопаток рабочего колеса и направляющего аппарата, установкой лопаток направляющего аппарата под углом к радиусу и другими подобными средствами. Например, выгодно, чтобы число лопаток направляющего аппарата было в два раза большим числа лопаток рабочего колеса вентилятора.
Аналогичные мероприятия выполняют и в турбинах. б) Выбор окружной скорости оказывается аффективным средством для снижения общего шума. Рассмотрим влияние окружной скорости на примере одно- ступенчатого вентилятора ТРДД, степень повышения давления в котором сохраняется при изменении расчетного значения окружной скорости пв (мощность вентилятора неизменна). Уменьшение и приводит к уменьшению относительной скорости воздуха между лопатками, но увеличивает нагрузку (подъем- 431 Рис.
!4.13. Зависимость максимального уровня воспринимаемого шума ТРДД при пролете самолета иа высоте !50 м от величины осевого зазора между рабочими колесами и направляющим аппаратом одноступенчатого вентилятора (по данным фирмы Пратт-Уитни) РВЕ, РИМ пв а) Ф г Рис. 14.14. Основные типы звукопоглощающих облицовок и спектры поглощения нми звуков: а — уаковолосиая облицовка рааонаисного типа; б — коибвнироваиваи широкополое иая с активныи звукопоглощающим пори«тык покрытием: 1 — аарфорироваиная властвяа; т — сотовый спой; 3 — воркотав вокрытиа; « — стоика канала ную силу) лопаток, т. е.
приводит к усилению неравномерности полей давления вокруг лопаток. Противоположноедействие этих двух факторов приводит к тому, что уровень дискретного шума взаи- ЮУ модейсгвия у дозвуковых вентиляторов ТРДД при. д буа и' = Ыеш практически яе зависит от окружной скорости. В сверхзвуновых вентиляторах увеличение расчетной окружной скорости при я = Ыеш очень сильно увеличивает дискретные шумы взаимодействия и вращения: С другой стороны, при меньших ка растет уровень широкополосного «белого» шума.
В целом уменьшение окружной скорости вентилятора снижает шум. Однако уменьшение расчетной окружной снорости одноступенчатого вентилятора приводит к увеличенипо массы двигателя из-за утяжеления вентилятора и его турбины, котррая при той же мощности, но при меньшей частоте вращения должна иметь больше ступеней.
Следует иметь в виду, что дискретный шум, преобладающий в области высоких и, может быть эффективно заглушен с помощью звукопоглощающих устройств, настроенных на определенные частоты (см. ниже). Поэтому выбор окружной скорости вентилятора является вопросом компромиссным, так как прн этом кроме акустических карактеристик следует учитывать изменение КПД вентилятора, массы, габаритных размеров, конструкции двигателя и силовой установки в целом (с учетом устройства звукопоглощения) и ряд других фанторов. Величину ия выбирают в пределах 400 ... 500 ьйс.
Рис. 14.15. Устройство гондолы ТРДД со звукопоглощающей облицовкой (акустическое покрытие выделено жирными линиями): 1 — воадухоаабориик; 2 — вентилятор беа В НА; а — направляющий аппарат; а — виутреяяий контур; Б — выходной какал внутреннего яфнтура; б — общее реактивное поило г у 4 Х б Конструкция современных малошумных ТРДД должна включать указанные выше меры по снижению шума во всех его источниках внутри двигателя.
Однако, как показывает опыт и расчеты, шум двигателя на самолетах при этом все же заметно превышает установленные нормы. Поэтому даже в ТРДД с большой степенью двухконтурности необходимо применять эффективное шумоглушение. Внешнее глушение шума лопаточных маш и н. В настоящее время для глушения шума вентилятора, компрессора (а также турбины) внутренние поверхности воздухозаборника и выходных каналов гондолы всех новых гражданских ТРДД снабжаются звукапоглощающей (акустической) облицовкой.
Условия работы облицовки в каналах ТРДД достаточно тяжелы (большие скорости воздуха и газа, высокий уровень звукового давления). Поэтому обычные звукопоглощающие материалы волокнистого типа (стекловата и т. п.) оказываются непригодными из-за низкой прочности. Разработаны многочисленные образцы специальных прочных звукопоглощающих облицовок для авиадвигателей, которые в основном используют резонансный принцип поглощения звука и состоят из сотового заполнителя и перфорированной или пористой облицовки со стороны потока воздуха или газа (рис.
14.14). В холодной части применяют облицовку из алюминия, пластиков н титана, в горячей — из стали. Изменяя объем и конструкцию сот, можно настроить облицовку на максимальное поглощение звука одной главной частоты с меньшей или большей эффективностью поглощения звука в смежном диапазоне частот, получая узкополосные и широкополосные облицовки [см. рис.
14.14, соответственно а и 61. Для существенного снижения шума при использовании звукопоглощающих облицовок необходимо выдержать определенное соотношение между высотой канала и длиной облицовки. В целом потребная площадь звукопоглощающей облицовки оказывается достаточно большой, например, в ТРДД при и = 4 ... 8 она может достигать 1б ...
б-кратной величины от площади входа в двигатель Р„. Устройство звукопоглощающей облицовки в гондоле ТРДД приводит к увеличению ее массы и потерь в каналах, т. е. к росту удельного расхода топлива, что должно учитываться при анализе эффективности силовой установки, 433 На рис. 14.15 показана схема типичной гондолы современного ТРДД с большой степенью двухкоитуриости (т =- б), форма которой и акустическая обработка стенок воплощают рассмотренные принципы шумоглушения, Для увеличения возможной площади акустической облицовки и большего снижения шума внутренних источников и реактивных струй применена схема с общим реактивным соплом (которая дает также некоторое уменьшение удельного расхода топлива— см, гл, 9,) Относительная площадь звукопоглошающей облицовки (ЗПО) 5зпо1г"зх равна м12,5, из которой бОН размещено в выходном канале внешнего контура, около 2бз4 — в воздухозаборнике и примерно по 7зб — в корпусе вентилятора и в затурбинном канале внутреннего контура.
Применение ТРДД с большой степенью двухконтурности (пт = 4 ... 6), рациональных методов их конструирования и использование звукопоглощающей облицовки в гондолах позволяет современным пассажирским самолетам полностью выполнить нормативные требования к уровню шума на местности. ЧАСТЬ Ч ПРЯМОТОЧНЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ ДВИГАТЕЛИ ДЛЯ БОЛЬШИХ СВЕРХЗВУКОВЫХ И ГИПЕРЗВУКОВЫХ СКОРОСТЕЙ ПОЛЕТА гд й и д 1В, ПРЯМОТОЧНЫЕ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ Увеличение скорости полета приводит к непрерывному повышению температуры и давления воздуха во входном устройстве и уменьшению прироста давления в турбокомпрессоре ГТД. При определенных значениях скорости, зависящих от параметров рабочего процесса и КПД основных элементов, турбокомпрессор, обеспечивающий в условиях дозвуковых и относи' тельно невысоких сверхзвуковых скоростей полета повышение давления за турбиной по сравнению с давлением перед компрессором, начинает вносить сопротивление, приводящее к уменьшению давления за турбиной по сравнению с давлением перед компрессором, и тем самым — к ухудшению эффективности газотурбинных ВРД (ТРД или ТРДФ) по сравнению с ПВРД, Одновременно с ухудшением удельных параметров ТРД из-за повышения температуры воздуха перед компрессором при увеличении скорости полета, как было показано ранее, существенно уменьшается приведенный расход воздуха, вследствие чего, начиная с определенных значений М„, абсолютная тяга ТРД будет уменьшаться.
Все это определяет необходимость отказа от использования турбокомпрессора при скоростях полета, превышающих значения, соответствующие Мп = 3,5 ... 4,0, и применения ПВРД. Сила тяги ПВРД непосредственным образом связана со степенью повышения давления от скоростного напора. Чем выше степень повышения давления вследствие динамического сжатия набегающего воздушного потока при торможении его во'входном устройстве пуз, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
