Интегральная модель шума силовой установки легкого винтового самолета

Авиационная и ракетно-космическая техника

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов


Авторы

Мошков П. А.1*, Самохин В. Ф.2**

1. Филиал ПАО «Яковлев» — «Региональные самолёты», ул. Ленинская Слобода, 26, с. 5, Москва, 115280, Россия
2. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

*e-mail: moshkov89@bk.ru, p_moshkov@ssj.irkut.com
**e-mail: samohin_vf@mail.ru

Аннотация

Предложена полуэмпирическая модель для оценки уровней шума, создаваемого авиационными поршневыми силовыми установками в дальнем звуковом поле, учитывающая основные источники шума. Акустическое поле рассматривается как суперпозиция полей, формируемых излучениями от воздушного винта и поршневого двигателя. Для расчетной оценки уровней тонального шума воздушного винта предлагается использовать полуэмпирический метод, разработанный авторами ранее. Для определения уровней вихревого шума винта, предположительно являющегося доминирующим в широкополосном шуме тянущих воздушных винтов, предлагается использовать одну из аналитических моделей шума задней кромки. Для расчета акустических характеристик поршневого двигателя предлагается эмпирическая модель шума. Показано хорошее согласование расчетных и экспериментальных данных по шуму силовых установок с тянущими воздушными винтами. Экспериментальные данные о шуме силовых установок были получены при проведении акустических испытаний легкомоторных самолетов типа Ан-2, Як-18Т, МАИ-223М и F30 в статических условиях на авиабазе Московского авиационного института. Сформулированы направления дальнейших исследований для совершенствования данной методики и расширения области ее применения.

Ключевые слова

воздушный винт, шум воздушного винта, шум поршневого двигателя, шум силовой установки, аэроакустика, шум самолета, шум беспилотного летательного аппарата

Библиографический список

  1. Мошков П.А. Классификация источников шума легких винтовых самолетов на местности // Научно-технический вестник Поволжья. 2015. № 4. С. 101-106.

  2. Мошков П.А., Самохин В.Ф. Экспериментальное определение роли поршневого двигателя в суммарном шуме силовой установки легкого винтового самолета // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т.23. № 2. С. 50-61.

  3. Гутин Л.Я. О звуке вращения воздушного винта // Журнал технической физики. 1942. Т. 12. № 2-3. С.76-85.

  4. Непомнящий Е.Я. Исследование и расчет звука воздушного винта // Труды ЦИАМ. 1941. Вып. 39. С. 71-78.

  5. Мунин А.Г., Квитка В.Е. Авиационная акустика. — М.: Машиностроение, 1973. — 448 с.

  6. Hanson D.B. Compressible helicoidal surface theory for propeller aerodynamics and noise // AIAA Journal. 1983. Vol. 21. No. 6, pp. 881-889.

  7. Ганабов В.И., Мунин А.Г. О расчете шума вращения одиночного винта с лопастями произвольной формы // Ученые записки ЦАГИ. 1989. Т. XX. № 5. С. 43-52.

  8. Копьев В.Ф., Титарев В.А., Беляев И.В. Разработка методологии расчета шума винтов с использованием суперкомпьютеров // Ученые записки ЦАГИ. 2014. Т. XLV. № 2. С. 78-106.

  9. Мошков П.А., Яковлев А.А. К вопросу численного моделирования шума воздушного винта // Научно-технический вестник Поволжья. 2014. № 6. С. 275-277.

  10. Самохин В.Ф. Об одном подходе к расчету дальнего акустического поля воздушного винта // Труды ЦАГИ. 1988. Вып. 2355. С. 65-75.

  11. Самохин В.Ф. Полуэмпирический метод прогноза шума воздушного винта. // Инженерно-физический журнал. 2012. Т. 85. № 5. С. 1064-1072.

  12. Самохин В.Ф. Энергетический метод расчета дальнего акустического поля несущего винта вертолета // Инженерно-физический журнал. 2011. Т. 84. № 3. С. 554-564.

  13. Абалакин И.В., Бахвалов П.А., Бобков В.Г., Козубская Т.К., Аникин В.А. Численное моделирование аэродинамических и акустических характеристик винта в кольце // Математическое моделирование. 2015. Т. 27. № 10. С. 125-144.

  14. Абалакин И.В., Аникин В.А., Бахвалов П.А., Бобков В.Г., Козубская Т.К. Численное исследование аэродинамических и акустических свойств винта в кольце // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2016. № 3. С. 130-145.

  15. Дмитриев В.Г., Самохин В.Ф. Комплекс алгоритмов и программ для расчета шума самолетов на местности // Ученые записки ЦАГИ. 2014. Т. XLV. № 2. С. 137-157.

  16. Малкин И.В. Разработка технических средств снижения шумовых излучений системы газообмена двигателя легкового автомобиля: дис. ... канд. техн. наук. — М.: ГНЦ РФ «НАМИ», 2014. 245 с.

  17. Вахитов Ю.Р., Загайко С.А. Приближенный метод расчета шума выпуска ДВС // Известия МГТУ «МАМИ». 2010. № 1 (9). С. 11-14.

  18. Галевко В.В., Надарейшвили Г.Г., Юдин С.И. Совершенствование методики расчетно-экспериментального определения акустических характеристик элементов системы выпуска // Вектор науки ТГУ. 2013. № 3 (25). С. 124-127.

  19. Davis P.O.A.L., Holland K.R. IC engine intake and exhaust noise assessment // Journal Sound and Vibration. 1999. No. 223 (3), pp. 425-444.

  20. Яковенко А.Л. Разработка методики и инструментальных средств для прогнозирования структурного шума двигателя внутреннего сгорания: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — М.: МАДИ (ГТУ), 2009. — 24 с.

  21. Тупов В.В. Структурный шум ДВС с воздушной системой охлаждения и методы его снижения // Безопасность в техносфере. 2012. № 6. С. 63-69.

  22. Мошков П.А. Эмпирический метод прогноза шума авиационных поршневых двигателей // Вестник СГАУ. 2016. Т.15. № 2. С. 152-161.

  23. Мошков П.А. Прогнозирование и снижение шума на местности легких винтовых самолетов: дис. ... канд. техн. наук. — М.: МАИ (НИУ), 2015. — 143 c.

  24. Hubbard H.H., Shepard K.P. Wind Turbine Acoustics// NASA Technical Paper. 1990 No. 3057 DOE/NASA/20320-77. 50 p.

  25. Самохин В.Ф., Мошков П.А. Экспериментальное исследование акустических характеристик силовой установки самолета «Ан-2» в статических условиях // Труды МАИ. 2015. № 82. URL: http://mai.ru//upload/iblock/3cb/samokhin_moshkov_rus.pdf (дата публикации 26.06.2015).

  26. Мошков П.А. Некоторые результаты экспериментального исследования акустических характеристик силовой установки сверхлегкого самолета в статических условиях // Научно-технический вестник Поволжья. 2014. № 6. С. 265-270.

  27. Brooks T.F., Pope D.S., Marcolini M.A. Airfoil self-noise and prediction // NASA References Publication. 1989. No. 1218.142 p.

  28. Leslie A., Wong K.C., Auld D. Broadband noise reduction on a mini-UAV propeller // 14th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. Vancouver. Canada. AIAA. 2008, pp. 2008-3069.

  29. Мошков П.А., Самохин В.Ф. Исследование влияния зазора между толкающим воздушным винтом и крылом на уровень шума легкого самолета на местности // Ученые записки ЦАГИ. 2016. Т. 47. № 6. С. 55-60.



Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024