Регистрация / Вход
Прислать материал

14.628.21.0006

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.628.21.0006
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е.Жуковского"
Название доклада
Развитие многомикрофонных методов акустических измерений применительно к исследованиям эффекта взаимодействия турбулентной струи с планером самолета
Докладчик
Копьев Виктор Феликсович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью настоящего исследования является разработка многоканальных методов акустических измерений, которые могут быть применены к источникам аэродинамического шума со сложной направленностью, таким как взаимодействие турбулентного слоя смешения струи авиационного двигателя и крыла самолета. Основная задача, которая ставилась в данном исследовании, состояла в создании метода, позволяющего проводить измерения азимутального состава шума таких сложных аэроакустических источников как шум взаимодействия, и реализовать данный метод на имеющихся экспериментальных установках.
Актуальность и новизна исследования
В 2013 году Международная организация гражданской авиации (ИКАО) приняла решение об ужесточении с 2018 года действующих норм по шуму на местности для гражданских самолетов на 7 EPNдБ. К настоящему времени ни один отечественный гражданский самолет не удовлетворяет указанным нормам по шуму на местности, поэтому стоит задача создания новых самолетов с улучшенными экологическими характеристиками. Успехи, достигнутые при создании нового поколения турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДД) с высокой степенью двухконтурности и позволившие заметно снизить уровень шума магистральных самолетов на местности, привели к тому, что значимыми стали механизмы излучения шума, маскировавшиеся на самолетах предшествующих поколений интенсивными источниками шума силовой установки. В первую очередь это относится к источникам шума, возникающим при интегрировании силовой установки с планером самолета. В частности, для современных самолетов большую важность приобретает источник, связанный с взаимодействием турбулентной струи авиационного двигателя и крыла самолета. Разработка методов снижения шума данного источника требует знания его структуры и свойств. Теоретические исследования шума взаимодействия струи и крыла опираются на разложение звукового поля на отдельные азимутальные компоненты. Как следствие, возможность экспериментального определения амплитуд азимутальных компонент для такого источника позволила бы валидировать теоретические модели, а также получить более подробное представление о механизмах генерации шума взаимодействия. Разработка методов и проведение измерений азимутальной структуры шума взаимодействия струи и крыла никогда ранее не проводились.
Описание исследования

Для измерения азимутальной структуры шума взаимодействия струи и крыла необходимо развитие новых экспериментальных методов исследования, которые позволят получить дополнительную информацию о данном источнике шума. С этой целью в рамках данного проекта проводится модификация уникального, разработанного в ЦАГИ метода азимутальной декомпозиции. Этот метод изначально разрабатывался для исследования шума турбулентных струй, однако применение этого метода к шуму обтекания цилиндра предоставило информацию о структуре источника шума, которая позволила успешно сформулировать и запатентовать метод снижения шума обтекания шасси самолета. Тем не менее, непосредственное применение метода азимутальной декомпозиции к шуму взаимодействия струи и крыла нереализуемо, так как в настоящий момент он предполагает равномерное расположение микрофонов в дальнем акустическом поле источника, что для модели «струя вблизи крыла в спутном потоке» на имеющихся экспериментальных установках осуществить невозможно. Как следствие, метод азимутальной декомпозиции должен быть модифицирован с учетом специфики задачи исследования шума взаимодействия. Для этого рассматривается неоднородное расположение микрофонов в круговой решетке, разрабатывается метод учета рефракции звука на слое смешения спутного потока (до настоящего времени измерения азимутальных мод шума струи проводились только в отсутствие спутного потока), а также решается задача о дифракции звука на цилиндрических препятствиях, моделирующих штативы и державки, на которых установлены микрофоны. Данные задачи решаются аналитически, в линейной постановке. Полученные решения делают возможным впервые применить метод азимутальной декомпозиции к измерению азимутальной структуры шума взаимодействия струи и крыла.

 

Результаты исследования

Определены положения микрофонов в микрофонной решетке для измерения азимутальной структуры шума взаимодействия, обеспечивающий близкий к максимальному динамический диапазон решетки для заданного диапазона допустимых азимутальных углов положения микрофонов.

Проведено исследование теоретической задачи о дифракции звука на цилиндрическом препятствии, имитирующем расположение микрофонов около направляющих державок и поддерживающих штативов. Получена оценка влияния размеров державок и штативов на результаты измерений акустических данных микрофонами в отсутствие потока. Определено минимальное расстояние между микрофоном и державкой / штативом и их взаимное расположение, обеспечивающее точность измерений не менее 0.5 дБ в отсутствие потока.

Решена теоретическая задача о рефракции звука на слое смешения струи, толщина которого предполагается много меньшей длины звуковой волны. Предложена поправка на учет рефракции звука на слое смешения струи (спутного потока), которая может быть применена при измерении амплитуд азимутальных мод источника шума, расположенного внутри струи (спутного потока).

Модифицированный метод азимутальной декомпозиции был валидирован по данным экспериментов с изолированной турбулентной струей, для которой имеются результаты измерения азимутальной структуры шума с помощью классического метода азимутальной декомпозиции. Полученный в результате данной работы модифицированный метод измерения азимутальных мод является уникальным и не имеет мировых аналогов.

Практическая значимость исследования
Разработанный в данной работе модифицированный метод азимутальной декомпозиции может быть применен к шуму взаимодействия струи и крыла, что позволит впервые получить критически важную информацию о данном источнике шума и сформулировать способы его снижения.
Постер

ASPIRE.ppt