Регистрация / Вход
Прислать материал

14.625.21.0038

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.625.21.0038
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е.Жуковского"
Название доклада
Разработка методов снижения акустического воздействия самолета на среду с учетом азимутальной неоднородности звукопоглощающих конструкций (ЗПК) в воздухозаборном канале и изменения амплитуды и направленности звуковых вращающихся мод при натекании потока.
Докладчик
Копьев Виктор Феликсович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
1. Экспериментальное исследование в заглушенной камере ЦАГИ (АК-2) влияния натекающего потока на амплитуду и направленность азимутальных мод для маломасштабной модели воздухозаборника.
2. Теоретическое исследование влияния азимутальной неоднородности ЗПК на распространение вращающихся мод в цилиндрическом канале применительно к проблеме бесшовных ЗПК.
3. Экспериментальное исследование влияния азимутальной неоднородности ЗПК на акустическое воздействие из модельного крупномасштабного воздухозаборника в заглушенной камере ПНИПУ.
4. Измерение азимутальной структуры звукового поля в канале натурного воздухозаборника на открытом стенде ОС-5 ОАО «Авиадвигатель» и сравнение с результатами эксперимента в АК-2 в случае отсутствия набегающего потока.
Актуальность и новизна исследования
В современном мире возможность эксплуатации магистральных самолетов в системе международных авиаперевозок определяется, в частности, удовлетворением требованиям норм ИКАО по шуму на местности. Вентилятор ТРДД является доминирующим источником шума самолета. ЗПК, устанавливаемые в трактах авиадвигателя, являются одним из основных способов снижения шума вентилятора. Разработка эффективных ЗПК требует решения сложных волноводных задач, лежащих на стыке акустики и нестационарной аэродинамики. Применяемые до настоящего времени математические модели, основанные на ряде упрощающих предположений, обеспечивали требуемую эффективность ЗПК. Однако дальнейшее ужесточение норм ИКАО по шуму на местности требует разработки более эффективных ЗПК, для чего, в частности, необходимо повысить степень подробности моделирования процесса распространения звука в трактах авиадвигателя, учитывая особенности как технологического процесса разработки ЗПК, так и конструктивные особенности интегрирования ЗПК в конструкцию авиадвигателя. Одной из таких особенностей является азимутальная неоднородность облицовки трактов, появляющейся вследствие дискретности панелей ЗПК для классической облицовки или в силу погрешности изготовления бесшовных ЗПК. Другая особенность возникает из того, что доводка ЗПК осуществляется по результатам стендовых испытаний авиадвигателя, для которых характеристики течения в воздухозаборнике обладают рядом принципиальных отличий от соответствующего течения при реальном полете самолета. В настоящей работе предполагается создание нового метода учета этих особенностей при разработке ЗПК, что откроет возможность разработки новых ЗПК с повышенной эффективностью звукопоглощения.
Описание исследования

На первом году выполнения ПНИЭР проведены методические и подготовительные исследования:
1) Выполнен аналитического обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР.
2) Проведены патентные исследования в соответствии ГОСТ Р 15.011-96 «Система разработки и постановки продукции на производство. Патентные исследования. Содержание и порядок проведения»;
3) Отработано создание различных азимутальных вращающихся мод на маломасштабной модели воздухозаборника при отсутствии потока в заглушенной камере АК-2 ЦАГИ.
В данном исследовании использована маломасштабная модель воздухозаборника ЦАГИ диаметра 200 мм, в которой азимутальные вращающиеся моды создаются с помощью 6 акустических драйверов равномерно установленных в канале в азимутальном направлении. На выходе из канала воздухозаборника устанавливается азимутальная антенна из 13 микрофонов для выделения азимутальных мод. Данная модель  является составной частью конструкции при исследовании различий излучения звука из открытого конца воздухозаборника при моделировании стендовых условий и условий полета. В процессе отработки настраивались коэффициенты усиления сигналов, подаваемых на различные акустические драйверы, установленные в модели воздухозаборника, с целью обеспечения равенства амплитуд звуковых полей, генерируемых акустическими драйверами, а также определялись коррекции фаз, которые необходимо вносить на каждой частоте в электрические сигналы, подаваемые на акустические драйверы для того, чтобы обеспечить требуемые сдвиги фаз звуковых полей, генерируемых различными акустическими драйверами, при создании в воздухозаборнике вращающихся звуковых мод с заданной азимутальной структурой. Показано, что в результате применения описанных выше коррекций удается создавать в канале воздухозаборника азимутальные моды с заданной азимутальной структурой.
4) Отработано создание различных азимутальных вращающихся мод на крупномасштабной модели воздухозаборника при отсутствии потока в заглушенной камере ПНИПУ.
В данном исследовании использована крупномасштабная модель воздухозаборника ПНИПУ диаметра 1800 мм, в которой азимутальные вращающиеся моды создаются с помощью 34 акустических драйверов равномерно установленных в канале в азимутальном направлении. Распознание азимутальных мод осуществлялось с помощью плоской антенны, состоящей из 54 микрофонов. Данная модель будет использована для валидация разработанного метода учета азимутальной неоднородности ЗПК с помощью экспериментального исследования влияния азимутальной неоднородности ЗПК на акустическое излучение из модельного крупномасштабного воздухозаборника в заглушенной камере. Содержание и результаты работ по настройке системы генерации вращающихся мод идентично содержанию и результатам работ с маломасштабной моделью воздухозаборника.
5) На открытом стенде ОС-5 ОАО «Авиадвигатель» отработано извлечение азимутальной структуры звукового поля, излучаемого из открытого канала воздухозаборника, в условиях стендовых испытаний натурного двигателя. При отработке применялась азимутальная решетка, состоящая из 100 микрофонов, оптимизированная для измерения 144-х мод. По результатам исследований продемонстрирована способность уверенного извлечения азимутальных мод в звуковом поле, создаваемом воздухозаборном канале.

6) По результатам проведенных исследований разработаны
а) программы и методики испытаний маломасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере с целью исследования различий излучения звука из открытого конца воздухозаборника при моделировании стендовых условий и условий полета;
б) программы и методики испытаний крупномасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере с целью исследования влияния азимутальной неоднородности ЗПК на акустическое излучение из модельного крупномасштабного воздухозаборника в заглушенной камере;

в) программы и описание программы и методики испытаний методики испытаний натурного двигателя на открытом стенде испытаний авиадвигателей для определения азимутальных звуковых мод, излучаемых из воздухозаборника.

Результаты исследования

1. Проведены экспериментальные исследования по настройке системы генерации азимутальных вращающихся звуковых мод в канале маломасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере при отсутствии потока.

2. Проведены экспериментальные исследования по настройке системы генерации азимутальных вращающихся звуковых мод в канале крупномасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере при отсутствии потока.

3. Проведены экспериментальные исследования по настройке системы измерений азимутальной структуры звукового поля, излучаемого из открытого канала натурного воздухозаборника на открытом стенде испытаний авиадвигателей.

4. Разработаны программы и методики испытаний

а) маломасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере;

б) крупномасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере;

в) натурного двигателя на открытом стенде испытаний авиадвигателей для определения азимутальных звуковых мод, излучаемых из воздухозаборника.

Практическая значимость исследования
Полученные в результате исследований уточненные методы настройки ЗПК позволят разрабатывать более эффективные ЗПК для отечественных авиадвигателей, что, с одной стороны, обеспечит конкурентоспособность отечественных магистральных самолетов по акустическим характеристикам, а с другой стороны, приведет к снижению шума самолетов на местности, и, тем самым, улучшит качество жизни людей, проживающих в районе аэропортов.
Постер

TsAGI_1.3.ppt