Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.14 Авиационная акустика

 

Кудрявцев А.Н., Мурин М.А., Раков А.С., Раков Д.С. «Ультразвуковая система обнаружения препятствий для беспилотных летательных аппаратов мультироторного типа» Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн. Материалы II Всероссийской научной конференции по проблемам радиофизики и дистанционного зондирования сред, проводимой в рамках VIII Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 26–28 июня 2018 г., с. 656-662 (2018)

Рассмотрен процесс построения системы обнаружения препятствий в ближней зоне на основе использования системы ультразвуковых дальномеров. Приведены краткие сведения о физике процесса измерения расстояний с помощью ультразвуковых волн.

Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн. Материалы II Всероссийской научной конференции по проблемам радиофизики и дистанционного зондирования сред, проводимой в рамках VIII Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 26–28 июня 2018 г., с. 656-662 (2018) | Рубрика: 08.14

 

Ланшин А.И., Луковников А.В., Полев А.С. «Формирование облика двигателей магистральных пассажирских самолетов 2030-х гг.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 6-7 (2019)

Для существенного увеличения доли отечественной авиационной техники на мировом рынке, которое предусматривает Государственная программа РФ развитие авиационной промышленности на 2013–2025 гг., необходимо решение актуальных задач по увеличению надежности и ресурса существующих двигателей, обеспечению импортозамещения и созданию модельного ряда перспективных двигателей для магистральных пассажирских самолетов в широком диапазоне взлетной тяги/мощности. Разработка новых конкурентоспособных двигателей – затратный и продолжительный процесс. Как показывает практика, срок разработки новых технологий в авнадвигателесгроении занимает 10–16 лет, а их освоение для применения в летательных аппаратах (ЛА) – еще 10–15 лет. В ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» (ЦИАМ) проводятся исследования по формированию научно-технического задела (НТЗ) для разработки двигателей магистральных самолетов гражданской авиации (ГА) 2030-х гг. С целью определения основных направлений создания экспериментально обоснованного НТЗ по прорывным конструктивно-технологическим решениям и новым критическим технологиям в обеспечение разработки конкурентоспособных силовых установок (СУ) для перспективных магистральных и региональных самолетов ГА выполнены анализ состояния и прогноз развития ЛА и рынка авиационных двигателей на период до 2030-х гг. и далее. Выполнены оценка современного состояния и анализ тенденций развития двигателей для самолетов ГА с прогнозом параметров, конструктивных схем, технико-экономических показателей двигателей. Сформированы требования к показателям перспективных отечественных двигателей и их узлов, к номенклатуре и свойствам перспективных материалов, а также приоритетные направления работ по созданию НТЗ и оценке ожидаемой эффективности реализации новых технологий при разработке перспективных двигателей. В перспективе следует ожидать в области двигателей для магистральных самолетов ГА достижения ресурсов основных деталей «гор»/«хол» частей в 30/60 тысяч полетных циклов (цикл – примерно 2 часа) и снижение крейсерского удельного расход топлива на 20–30% по отношению к двигателям 2000 г. при существенном улучшении экологических показателей. При сохранении магистрального направления на разумное (с учетом проблем обеспечения все возрастающих требований к ресурсам конструкций и эмиссии вредных веществ) повышение параметров цикла и степени двухконтурности прогнозируется все большее внимание к исследованиям СУ нетрадиционных конструктивно-компоновочных схем, глубоко интегрированных с элементами планера, включая гибридные СУ, где привод вентиляторов осуществляется одновременно от турбин и электродвигателей. Переход к таким компоновкам может потенциально обеспечить существенное улучшение технико-экономических характеристик ЛА.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 6-7 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Страдомский О.Ю., Самойлов И.А., Лесничий И.В. «Развитие воздушного транспорта России» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 8-9 (2019)

Рынок авиаперевозок адаптировался к изменившимся в 2015–2016 годах экономическим условиям, а сформировавшиеся положительные тенденции в экономике страны обусловили восстановление спроса на пассажирские авиаперевозки по итогам 2017 года в объеме, на 7% превышающем показатели предкризисного 2014 года. В 2018–2019 годах темп роста иассажирооборота составил около 10% в год, что сопоставимо с темпами, характерными для воздушного транспорта России в среднем после 2000 года, в том числе и на внутреннем рынке, где в 2018 году был превышен исторический максимум по пассажирообороту. Восстановление рынка авиаперевозок стимулирует процессы обновления и расширения парка воздушных судов, которые в значительной мере были приостановлены в 2015–2016 годах. Произошедшее в эти годы сокращение численности пассажирского парка авиакомпаний сегодня уже преодолено. В 2017–2018 гг. в парк поступало более 130 самолетов в год, что означает восстановление существовавшего ранее среднего темпа поставок – около 120 самолетов в год (после его сокращения вдвое в 2015 году). В 2019 году обновление парка продолжилось. Гражданская авиация России обеспечивает удовлетворение спроса на авиаперевозки при повышающемся качестве авиатранспортного обслуживания, в том числе благодаря обновлению эксплуатируемого парка самолетов. Сегодня он не уступает среднемировым показателям по уровню экологического совершенства. Средний удельный расход топлива при выполнении коммерческих воздушных перевозок в 2018 году снизился на 1,3% (в 2017 году – на 3%) и составил 0,263 кг/ткм. Темпы снижения удельного расхода топлива в последние годы замедлились, поскольку основу российского парка самолетов уже преимущественно составляют самолеты с высокой топливной эффективностью. В первую очередь, это касается сегмента международных перевозок, где устаревшая техника практически не применяется, поэтому удельный расход топлива на этом сегменте рынка в 2018 году сохранился на уровне 2017 года – 0,24 кг/ткм. Однако выход на рынок ряда новых зарубежных типов самолетов (A-320neo, А-220 и др.) и ожидаемое завершение работ по новому российскому семейству самолетов МС-21, топливная эффективность которых примерно на 15% выше, чем у заменяемых ими моделей, позволяет ожидать повышения топливной эффективности авиаперевозок российских авиакомпаний. Но пока это достигается за счет зарубежных самолетов, которые выполняют более 95% транспортной работы российских авиакомпаний. Поэтому приоритетом отечественной гражданской авиации является завершение создания семейства МС-21 и в дальнейшем – предложение новых конкурентоспособных российских самолетов, в первую очередь, региональных. Сохранение положительных тенденций в экономике приведет к увеличению объемов перевозок российских авиакомпаний в 2,5–3,0 раза за 20 лет, что потребует соответствующего развития парка самолетов, которое будет происходить на фоне дальнейшего ужесточения экологических стандартов и расширения перечня нормируемых параметров, как это произошло в 2010-е годы в отношении уровня шума, эмиссии нлТЧ и СО2. ИКАО продолжает реализацию политики, направленной на снижение неблагоприятного воздействия гражданской авиации на окружающую среду. Ужесточение стандартов Приложения 16 ИКАО, в основном, укладывается в существующие тенденции и соответствует потенциальным возможностям отечественных производителей по снижению шума, эмиссии загрязняющих веществ и парниковых газов в источнике. Тем не менее, это влияет на гражданскую авиацию России в части организации производства, модификации и создания авиатехники, а также развития парка воздушных судов. Это выражается не только в повышенных требованиях к новой авиатехнике, но и в необходимости модернизации выпускаемой авиационной техники как для обеспечения продолжения ее производства в долговременной перспективе, так и для повышения конкурентоспособности в части снижения выбросов СО2, уровня шума и эмиссии NOx, нлТЧ.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 8-9 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Долотовский А.В., Шевяков В.И., Николаев Д.И., Войтишина М.С. «Поддержание конкурентоспособности современного отечественного самолёта в эксплуатации за горизонтом 2025 с учётом вновь вводимых требований авиационных властей по шуму и импортозамешению» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 10-11 (2019)

Уровень конкурентоспособности самолётов транспортной категории определяется не только безопасностью полёта, топливной экономичностью, комфортом пассажиров и экипажа, но и экологичностью, в частности, уровнем шума на местности. Постоянное ужесточение сертификационных требований к самолётам транспортной категории связано не только со стремлениями повысить безопасность полётов, но и с конкурентной борьбой производителей авиационной техники. Требования ИКАО к уровню шума на местности постоянно повышаются. За период с 1970 до 2020 г. требования ужесточены на 37 EPNdB. Градиент ужесточения требований при переходе от Главы 4 к Главе 14 возрос по сравнению с переходом от Главы 3 к Главе 4. Проанализированы основные направления исследований, позволяющих обеспечить соответствие новым требования ИКАО по шуму. Наиболее общее и традиционное из них – повышение аэродинамического качества на взлёте, что позволяет снизить потребную тягу в точке замера шума или увеличить градиент набора высоты и соответственно высоту полёта в этой точке. В настоящее время для повышения аэродинамического качества отечественных самолётов используются инновационные подходы, требующие расчётно-экспериментальных исследований: проектирование специальных законцовок крыла с учётом эффектов аэроупругости, разработка адаптивной механизации крыла, применение композитных конструкций крыла с большими изменениями формы в полёте. Особое значение приобретают работы по аэроакустике планера. Работы проводятся в двух направлениях: оптимизация углов отклонения механизации крыла с учётом взаимодействия со струёй маршевого двигателя, а также нахождение локальных источников шума в элементах конструкции планера и минимизация их интенсивности. Расчётно-экспериментальные работы проводятся как для самолёта CR-929, так и для вариантов развития семейства самолётов SSJ. Направление, особо важное в последнее время – импортозамещение. Ремоторизация – использование отечественных маршевых двигателей с отечественными мотогондолами – ставит задачу оптимизации ЗПК, внешних обводов мотогондолы, зоны крыла в районе мотогондолы. Рассматривается возможность использования двигателей ПД-8, ПД-35.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 10-11 (2019) | Рубрики: 08.14 10.01

 

Наквасин А.Ю. «Предварительные лётные испытания и оценка характеристик шума самолёта на местности в целях подготовки к сертификации согласно требованиям стандартов CS-36 и Приложения 16 ИКАО» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 12-13 (2019)

Рассматриваются основные вопросы подготовки, проведения и анализа результатов предварительных ЛИ опытного самолёта по оценке характеристик Шумана местности с использованием материалов работы, выполненной АО «ЛИИ им. М.М. Громова» в 2018 г. Особенностью предварительных испытаний является ограниченный объём выполняемых полётов (в рассматриваемой работе он составил 35% от обычной сертификационной программы ЛИ по шуму). В связи с этим методика анализа результатов предварительных испытаний имеет отличия от используемой в сертификации – применяются расширенные границы допусков по основным параметрам оценки зачётности испытательных режимов. Это необходимо для уменьшения количества исключаемых режимов и обеспечения достаточности объёма выборки статистических данных, используемых в регрессионном анализе результатов. В сертификационной практике из-за жёстких требований стандартов ИКАО к выдерживанию параметров пилотирования ВС и условиям внешней среды объём исключаемых из анализа режимов может достигать 50%, в данной работе из анализа исключено менее 10% испытательных режимов. Несмотря на небольшой объём экспериментальных данных и расширенные границы допусков по результатам предварительных испыта- нийбыли получены оценки уровней шума для трёх контрольных точек (шум под траекторией взлёта, боковой шум при взлёте, посадочный шум под траекторией) с 90%-ми доверительными интервалами в пределах от ±0.17 EPNдБ до ±1.1EPNдБ, что подтверждает достоверность этих оценок, учитывая, что стандарты CS-36 и Приложения 16 ИКАО ограничивают максимальное значение доверительных интервалов на уровне ±1.5EPNдБ. В ходе работы была проведена оценка влияния конфигурации механизации крыла на уровень шума параметров исходных траекторий испытательных режимов для сертификационных лётных испытаний. Результаты предварительных испытаний в настоящее время используются для оценки готовности опытного самолёта к проведению сертификационных испытаний по шуму на местности в соответствии с требованиями стандартов CS-36 и Приложения 16 ИКАО (Том 1 «Авиационный шум»).

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 12-13 (2019) | Рубрики: 08.14 10.01

 

Сыпало К.И. «Сверхзвуковой транспорт: новые возможности и пути развития» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 14 (2019)

В настоящее время остро стоит необходимость кардинального сокращения времени деловых авиаперелетов. Дозвуковые бизнесджеты позволяют совершать однодневные поездки, но на расстояние до 3500 км. использование “сверхзвука” увеличивает дальность до 7–8 тыс. км. Наиболее перспективным и реальным направлением реализации созданного научно-технического задела по сверхзвуковым пассажирским самолетам (СПС) видится создание сверхзвукового делового самолета (СДС). Прежде всего, подобный самолет и его создание будут значительно дешевле по сравнению со сверхзвуковыми аэробусами. Да и решение технических проблем, связанных с жесткими экологическими требованиями, становится более реальным. Проект СДС должен обладать высоким мультипликативным эффектом для российской промышленности и науки, так как при реализации этого проекта будет создан целый комплекс перспективных базовых и критических авиационных технологий, таких как: аэродинамический облик СДС, обеспечивающий высокую топливную эффективность при минимизации уровня звукового удара и шума на местности; технология создания высокоэкономичного высотного двигателя для СДС с пониженной степенью двухконтурности, акустически эффективным воздухозаборником и сопловым аппаратом; перспективные конструктивно-силовые схемы и материалы; технологии синтезированной реальности и 4D навигации и т.п. В результате исследовательских работ в ЦАГИ разработано техническое предложение на летный демонстратор СДС с низким уровнем громкости звукового удара L ∼65 dBA. Достигнутый низкий уровень звукового удара, соответствующий предполагаемым нормам ICAO, обеспечен в результате применения мультидисциплинарного проектирования и оптимизации на основе высокоэффективных методов математического моделирования и многочисленных испытаний в аэродинамических трубах.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 14 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Иноземцев А.А., Алексенцев А.А., Синер А.А. «Акустические характеристики двигательных установок» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 15-16 (2019)

АО «ОДК-Авиадвигатель» является разработчиком двигательных установок авиационного и наземного применения. Основным двигателем для отечественных гражданских средне- и дальнемагистральных самолетов на сегодняшний день является разработанный и изготавливаемый в Перми двигатель ПС-90А и его модификации. В 2018 году получен сертификат типа на новый российский авиационный двигатель ПД-14. Создание новых перспективных двигателей для гражданской авиации является приоритетной программой Объединенной двигателестроительной корпорации (АО «ОДК») с государственным финансированием и строгим контролем. Двигатели создаются при широкой кооперации российских авиационных предприятий с головным разработчиком АО «ОДК-Авиадвигатель». Рассматриваются основные акустические характеристики двигательных установок и их влияние на шум самолета на местности. Освещаются перспективы производства, эксплуатации, модернизации двигателей семейства ПС-90А, ПД-14 и состояние разработки двигателей нового поколения, находящейся на этапе НИОКР. Одним из приоритетов являются работы но экологии, определяющие конкурентоспособность гражданской авиационной продукции. Обладая полувековым опытом совершенствования акустических характеристик авиационных двигателей собственной разработки, АО «ОДК-Авиадвигатель» имеет необходимый задел, материальную базу и персонал для дальнейших работ по улучшению этих характеристик. Рассматриваются задачи, проблемы, мероприятия по акустике авиационных двигателей: снижение шума основных источников на основе трехмерных акустических расчетов элементов и узлов двигателя;- совершенствование звукопоглощающих конструкций (ЗПК); проведение полноразмерных акустических испытаний двигателей на открытом стенде с разработкой, верификацией новых измерительных и расчетных методик. Самолеты с двигателями семейства ПС-90А удовлетворяют требованиям Главы 4 Стандарта ИКАО по шуму на местности. Перспективные российские двигатели должны обеспечить новым самолетам МС-21, SSJ-75/100, Ил-276, CR929 (и др.) возможность удовлетворять с запасом требованиям Главы 14 Стандарта ИКАО. По результатам стендовых испытаний ПД-14 прогнозируется соответствие по шуму на местности самолета МС-21 нормам Главы 14 с запасом 8 EPNдБ и, следовательно, техническому заданию.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 15-16 (2019) | Рубрики: 08.14 10.06

 

Крицкий Б.С., Миргазов Р.М. «Оценка влияния взаимного расположения лопастей на аэродинамические и акустические характеристики соосного несущего винта вертолета» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 30-31 (2019)

К вертолету соосной схемы предъявляются требования об исключении соударения лопастей верхнего и нижнего винтов в процессе летной эксплуатации, уменьшения вибраций, обусловленных пульсациями тяги винтов, уменьшения шума, генерируемого, главным образом, соосным несущим винтом (НВ). Установлено, что начальный азимут лопасти, например, верхнего винта, не совпадающий с начальным азимутом лопасти нижнего винта, влияет на отмеченные выше особенности соосного вертолета. В данной работе выполнены численные исследования по оценке влияния начального азимута лопастей верхнего винта на пульсации силы тяги соосного НВ вертолета и его акустических характеристик. Исследования проводились в помощью метода расчета, основанного на нелинейной вихревой теории в нестационарной постановке

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 30-31 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Пахов В.В., Михайлов С.А. «Анализ акустических характеристик модельного несущего винта на различных режимах работы» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 32-33 (2019)

Представлены результаты экспериментальных исследований, проведенных в аэродинамической трубе Т-1 К КНИТУ-КАИ (Казань), модифицированной для акустических исследований. Аэродинамическая труба АДТ Т-1 К – малых скоростей (до 50 м/с), замкнутого типа, с открытой рабочей частью диаметром 2.25 м и длиной 3 м. Модификация аэродинамической трубы заключается в создании вокруг открытой рабочей части шумопоглощающей камеры. Целью исследований было получение аэроакустических характеристик модели несущего винта вертолета в ближнем акустическом поле. Такие данные могут быть использованы для валидации численных методов расчетов аэроакустических характеристик.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 32-33 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Беляев И.В., Копьев В.Ф., Самохин В.Ф., Фараносов Г.А., Замтфорт Б.С. «Возможность достижения перспективными СПС норм по шуму на местности на основе оценки допустимой скорости струи СПС» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 34-36 (2019)

Цель работы состояла в исследовании возможности удовлетворения действующим и перспективным нормам по шуму на местности для различных концепций сверхзвукового пассажирского самолета (СПС), рассматривая шум струи в качестве доминирующего источника и предполагая, что другие источники шума существенно заглушены.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 34-36 (2019) | Рубрики: 08.14 10.01

 

Замтфорт Б.С., Беляев И.В. «Двигатель для сверхзвукового пассажирского самолета следующего поколения» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 37-39 (2019)

Известно, что в двухступенчатом вентиляторе классической (или биротативной) схемы ту же степень повышения полного давления в вентиляторе (лв) можно получить с большим КПД (до 7%), чем в одноступенчатом, рассчитанном на те же параметры. Возврат к двухступенчатому вентилятору позволит повысить и его КПД и КПД двигателя, но приведет к увеличению числа деталей и масс вентилятора и двигателя, повысив заметно экономичность двигателя. Именно экономичность на крейсерском режиме будет определять дальность СДС/СПС для реализации беспосадочных межконтинентальных полетов. СДС/СПС нового поколения должен будет удовлетворять жестким экологическим требованиям по шуму на местности, уровням эмиссии NOx и СО2, а также ограничениям по уровню звукового удара. В последнее время в литературе рассматриваются интегральные схемы компоновки силовой установки над обтекаемыми поверхностями планера, имеющие ряд существенных преимуществ, как по экранированию шума вентилятора фюзеляжем и крыльями, так и по снижению уровня его шума в нестандартно длинных воздухозаборном и наружном каналах вентилятора с ЗПК. Оценим с помощью постоянно обновляемого и расширяемого программного комплекса БАСТОН акустические характеристики двигателя СДС/СДС при замене одноступенчатого вентилятора на двухступенчатый.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 37-39 (2019) | Рубрики: 08.14 10.06

 

Бендерский Л.А., Любимов Д.А., Мамышев Д.Л., Польняков Н.А. «Применение RANS/ILES метода для исследования течения и шума струи из сопла сверхзвукового делового самолета» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 42-43 (2019)

Для исследования течения и шума в струе и модельного сопла сверхзвукового делового самолета (СДС) применен вихреразрешающий RANS/ILES метод. Описаны условия эксперимента. Анализ результатов показал, что течение в струе существенно турбулентное. Установлено, что потенциальное ядро струи разрушается на расстоянии одной высоты пилона от кромки нижней отражающей поверхности. Быстрое разрушение потенциального ядра вызвано наличием разнонаправленных шевронов и эжекторных каналов, интенсифицирующих смешение. Замечен переворот осей струи для двух режимов течения. Ранее было получено, что при наличии экрана переворот осей в струе из прямоугольного сопла пропадает. Получены параметры течения в различных сечениях и параметры турбулентности в слоях смешения на продолжении кромок шевронов, эжекторных каналов и отражающих поверхностей. Проанализированы особенности спектральных и интегральных характеристик шума в ближнем поле струи.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 42-43 (2019) | Рубрики: 08.14 10.01

 

Крашенинников С.Ю., Миронов А.К., Алексенцев А.А., Берсенев Ю.В. «Оценка эффективности шевронных сопел для снижения шума авиационных двигателей» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 46-48 (2019)

Шевронные сопла используются в гражданской авиации для снижения шума струи. Примерами технического решения являются самолеты Боинг-787, Боинг-747-8 и Боинг-737-max, на которых установлены двигатели с шевронами на соплах наружного контура. Совместные работы ФГУП «ЦИАМ» и АО «ОДК-Авиадвигатель» но шевронным соплам проводятся на протяжении последних 14-ти лет. Акустические измерения проводились как в натурных условиях на стенде ОС-5 (Авиадвигатель), так и на моделях (Ц-17А4 ЦИАМ). Проточные части моделей были практически идентичны выхлопным соплам двигателей, в экспериментах воспроизводились натурные условия истечения (перепады давления по контурам и температуры потоков). В настоящей работе представлен анализ результатов исследований акустической эффективности шевронных сопел для двигателей со степенью двухконтурности m=2.36, m=4.5 и m=8.5. В заключение следует отметить, что анализ зарубежного опыта двигателестроения показывает, что проблемы с аномальным усилением высокочастотного шума при использовании шевронных сопел либо не возникают, либо они имеют адекватное решение. Примером является двигатель LEAP lb на самолете Boeing-737-max, шевронное сопло которого является аналогом сопла двигателя (АО «ОДК-Авиадвигатель») с m=8.5.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 46-48 (2019) | Рубрики: 08.14 10.01

 

Сафронова М.А., Ширяев А.Д., Коренбаум В.И. «Исследование гармоник свистящих звуков в шумах форсированного выдоха человека» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 49-50 (2019)

Методы аэроакустики имеют широкое применение. Помимо решения задач в области самолетостроения, их можно также использовать для решения некоторых задач в медицинской акустике. Одна из таких задач – поиск достоверных акустических признаков нарушений бронхиальной проходимости, которая по сей день является весьма актуальной. Маневр форсированного выдоха (ФВ) сопровождается узкополосными свистящими звуками (СФВ). Они исследуются как потенциальные индикаторы обструктивных заболеваний легких, но до сих пор так и не ясны механизмы их формирования, а также локализация источников по уровням бронхиального дерева человека. Ранее, при анализе спектрограмм трахеальных шумов ФВ как больных, так и здоровых добровольцев, было замечено, что СФВ часто сопровождаются гармониками – «дорожками» спектральных пиков на частотах, примерно, кратных основной частоте СФВ. Цель работы – исследование гармоник СФВ, что вероятно, может служить одной из ступеней к пониманию механизмов формирования этих звуков. Выяснение вопроса, могут ли выявленные эффекты дать что-либо для уточнения механизмов формирования СФВ, требует дальнейшего изучения.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 49-50 (2019) | Рубрики: 08.14 15.01

 

Пимштейн В.Г. «Некоторые теневые фотографии турбулентных струй при аэроакустических взаимодействиях» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 51-54 (2019)

В Акустическом отделении ЦАГИ на протяжении нескольких лет проводятся исследования процессов аэроакустических взаимодействий, результаты которых изложены в альбоме «Аэроакустические взаимодействия в турбулентных струях» (Физматлит, М., 2010), в котором подробно описаны методы получения фотографий, схемы опытов, параметры струй и излучателей звука. Приведены некоторые теневые фотографии, полученные в последних исследованиях и некоторые улучшенные снимки из альбома. Их разглядывание, на наш взгляд, может оказаться полезным для понимания процессов, протекающих в турбулентных струях.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 51-54 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Копьев В.Ф., Зайцев М.Ю., Величко С.А., Матвеев В.А. «Локализация и ранжирование источников шума современного пассажирского самолета в натурном летном эксперименте» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 59-60 (2019)

Настоящая работа проводилась специалистами отделения аэроакустики ФГУП "ЦАГИ" в интересах ПАО «Корпорация «Иркут» в рамках предварительных сертификационных летных испытаний (ЛИ) по определению характеристик воспринимаемого шума на местности самолета МС-21-300. Работа выполнялась в комплексе с единой программой, разработанной совместно специалистами ПАО "Корпорация "Иркут", АО «ЛИИ им. М.М. Громова» и ФГУП ЦАГИ в соответствии с рекомендациями стандарта ИКАО (документ Doc.9501). Актуальность исследования вызвана необходимостью завершения сертификации характеристик шума на местности в Российской Федерации и тем, что уже на 2020 г. запланирована сертификация EASA (Европейское агентство по безопасности полетов) самолета МС-21-300 с двигателями PW1400G-JM в EASA. Результаты сертификационных испытаний могут во многом определить конкурентоспособность и возможность продвижения на международные рынки нового отечественного самолета – прямого конкурента среднемагистральным самолетам фирм Боинг и Эрбас. С учетом введения ИКАО с 31 дек. 2017 г. новых норм по шуму на местности, ужесточенных на 7 EPNдБ по сравнению с предыдущими требованиями, задача акустической диагностики и «настройки» натурного самолета в летном эксперименте, то есть достижение соответствия вновь введенным требованиям, приобретает первостепенное значение. Целью настоящей работы являлось проведение акустических измерений с использованием 108-микрофонной антенны фирмы Br÷uel&Kjær в ходе летных испытаний по шуму на местности самолета МС-21-300 с двигателями PW1400G-JM и отработка методологии ранжирования и локализации источников шума в натурном летном эксперименте. В результате проведенных летных испытаний впервые в практике отечественного самолетостроения на опытном самолете МС-21-300 № 001 с двигателями PW1400G-JM проведена отработка методологии локализации и ранжирования пролетного шума натурного самолета. Для получения экспериментальных данных был использован имеющийся в ЦАГИ аппаратно-программный комплекс, состоящий из 108-микрофонной антенны диаметром 12 м, многоканальных блоков сбора акустической информации, системы GPS синхронизации, программного обеспечения сбора и пост-процессинга акустических данных фирмы Br÷uel&Kjær, Дания. Совместно с предварительными сертификационными летными испытаниями на режиме захода самолета на посадку были выполнены акустические измерения при различных высотах пролета над центром антенны (100–180 м), углах тангажа (0.6–4.8°), режимах работы двигателя (обороты ротора низкого давления в диапазоне 3822 пр1<6083), положения механизации крыла (“FULL” и “FLAPS3”). Кроме известных источников шума на опытном самолете обнаружен дополнительный источник шума, а именно хвостовая пята, устанавливаемая по соображениям безопасности, шум обтекания которой превышает шум двигателя в нескольких полосах частот. Важно отметить, что наличие такого элемента может повлиять на уровни шума в сертификационной точке N, которые были измерены специалистами ЛИИ им. М.М. Громова в ходе предварительных сертификационных испытаний. Таким образом, созданная в настоящей работе новая методология проведения летных испытаний позволяет не только создать акустический «портрет» исследуемого самолета, но и обеспечить при необходимости доводку самолетов семейства МС-21 с двигателями PW и ПД-14 (и в перспективе SSJ-100) до требуемого уровня Стандартов ИКАО по уровням шума в контрольных точках на местности.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 59-60 (2019) | Рубрики: 08.14 10.06

 

Беляев И.В., Бычков О.П., Фараносов Г.А. «О взаимной связи модальных составов ближнего поля изолированной струи и дальнего поля системы струя-крыло» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 61 (2019)

Данная работа продолжает исследования работы G.A. Faranosov, I.V. Belyaev, V.F. Kopiev, O.P. Bychkov Azimuthal Structure of Low-Frequency Noise of Installed Jet. AIAA Journal, 2019. V. 57. N. 5. Pp. 1885-1898, в которой было дано качественное объяснение наблюдаемым особенностям в изменении азимутального состава шума изолированной струи при установке вблизи нее моделирующей крыло пластины. На настоящий момент анализ разработанной ранее модели шума взаимодействия струи и крыла и соответствующих экспериментальных данных, полученных в АК-2 ЦАГИ, позволил провести теоретическое описание связи азимутальных компонент ближнего гидродинамического поля струи и дальнего акустического поля конфигурации струя–пластина. Полученные результаты позволили не только провести более глубокую валидацию аналитической модели, но и предложить упрощенный метод сбора необходимой для модели входной информации, что может быть полезным, например, при наличии спутного потока.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 61 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Курилов В.Б., Сахарова А.И., Скоморохов С.И. «О влиянии положения маршевых двигателей на аэродинамические характеристики и параметры потока вблизи магистрального самолета на начальном этапе взлета» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 71 (2019)

Согласно отечественным прогнозам, снижение шума реактивных самолетов должно составить к 2025–2030 гг. около 25–30 EPNaB относительно стандарта Главы 4 ИКАО. Уровень технологий снижения шума двигателя и планера пока позволяет решать эту проблему в рамках самолетов обычной схемы. Однако, для выполнения перспективных требований необходимы более авангардные технические решения. Одним из таких решений, является экранирование шума двигателей крылом путем переноса ТРДД на верхнюю поверхность крыла. Однако, перенос двигателей на верхнюю поверхность, то есть в область больших скоростей обтекания, может заметно ухудшить характеристики, как планера, так и самого двигателя. Известным приемом восстановления аэродинамических характеристик является смешение двигателей по направлению к задней кромке крыла. Исследования таких компоновок проводятся в ЦАГИ применительно к пассажирским самолетам различного класса. В работе приведены результаты расчетных исследований по влиянию положения двигателей относительно верхней поверхности крыла на аэродинамические характеристики и поле давлений вблизи магистрального самолета на начальных этапах взлета. Дано сравнение с аналогичными данными для классической компоновки с двигателями под крылом. Показаны зоны наиболее рационального расположения гондол.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 71 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Дмитриев В.Г., Самохин В.Ф. «Оценка воздействия законцовок на крыле на уровни шума самолета на местности» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 72-73 (2019)

Представлены результаты экспериментального исследования влияния аэродинамических законцовок на крыле на уровни шума самолета на местности на режимах взлета и захода на посадку.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 72-73 (2019) | Рубрики: 08.14 10.01

 

Замтфорт Б.С. «Использование основных направлений в снижении шума самолета при создании отечественного ШФДМС» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 76 (2019)

Результаты предварительных исследований показали, что для снижения уровня шума и удельного расхода топлива самолета целесообразно переходить на инновационную двухпалубную конструкцию фюзеляжа с двумя трехвальными ТРДД и компоновкой входов в воздухозаборные каналы двигателей над крылом. Суммарная величина снижения уровня шума будет на 28 ЕРНдБ ниже, чем уровни шума, регламентируемые 4 Главой стандарта ИКАО. В основе программы работ, намеченной NASA на период до 2035 г., использованы как некоторые подробно исследованные технологии (различные типы ЗПК в двигателе), так и другие, такие как сдвоенный обтекатель Крюгера и обтекатель шасси, появившиеся в последние годы. Эти новые устройства, необходимые для снижения составляющих шума планера, будут исследоваться на физических моделях для количественной оценки величин снижения шума. Оценка уровня шума окончательного варианта самолета показывает, что потенциально уровень его шума может быть снижен до уровня на 42 EPNдБ ниже, чем уровни шума, установленные 4 Главой стандарта ИКАО за счет использования двух групп технологий. К первой группе относятся эффекты экранирования, дифракции и отражения, звука, что дает 4.7 EPNдБ, а также применение ЗПК с несколькими степенями свободы – 2.4 EPNдБ и четырехколесного шасси с обтекателем – 2.2 EPNдБ. Вторая группа мероприятий также может обеспечить заметное снижение уровня шума: а) облицовка ЗПК лопаток статора – 1.0 EPNдБ, центрального тела за турбиной – 0.8 EPNдБ и корпуса вентилятора над ротором – 1.6 EPNдБ; б) сдвоенный обтекатель Крюгера – 0.6 EPNдБ; в) непрерывная форма закрылка – 0.6 EPNдБ. На отработку этих двух групп технологий и будут направлены усилия при создании самолета с гондолой, интегрированной в конструкцию фюзеляжа. В работе отмечается, что после внедрения всех мероприятий уровни шума самолета в трех сертификационных точках будут определяться уровнями шума, генерируемого вентилятором. Для дальнейшего снижения шума самолета необходимо уменьшать шум вентилятора излучаемый назад.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 76 (2019) | Рубрики: 08.14 10.01

 

Городкова Н.А., Берсенев Ю.В., Синер А.А., Старцева М.П., Бурдаков Р.В., Вискова Т.А. «Экспериментальное исследование модального состава шума вентилятора авиационного двигателя» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 93-94 (2019)

Снижение шума самолета составляет одну из основных задач авиационной акустики. Очевидно, основным источником шума двигателя является вентилятор, модальный состав звукового поля в канале воздухозаборника (ВЗ) и канале наружного контура (КНК) является наиболее значимым по отношению к другим источникам. В докладе для отработки модального анализа представлена математическая модель генерации звукового поля в КНК и ВЗ двигателя и результаты проведения измерений на полномасштабном ВЗ в заглушенной камере лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа (ЛМГШиМА) ПНИПУ. Математическая модель, разрабатываемая в данной работе, представляет собой расчет распространения звука в воздухозаборном канале авиационного двигателя с использованием уравнений Навье–Стокса и численных схем высокого порядка точности. Генерация мод производилась на нижней поверхности внутри канала с помощью задания нестационарного давления как комбинации мод. В эксперименте по окружности нижней части канала был установлен модельный генератор, состоящий из сорокаточечного источника звука. Регистрация мод производилась в точках кольцевого массива и на полных сечениях внутри канала, расположенных на одном расстоянии от нижней поверхности. В эксперименте канал состоял из трех участков экспериментального воздухозаборника: участок ЗПК, корпус микрофонов и воздухозаборник авиационного двигателя. В участке микрофонов размещены линейный и кольцевой массивы микрофонов. Метод с регистрацией мод на полных сечениях позволяет выявить все моды, генерируемые внутри канала, поскольку использует полную информацию в сечении, а точечные замеры имитируют реальные экспериментальные замеры. Регистрация сигналов звукового давления с микрофонов проводилась по всем каналам одновременно. Задавались одиночные моды от 0 до 41, а также их различные комбинации на частотах 500,630, 800, 1000, 1250, 1600,2000, 3150 и 4000 Гц. В данной работе представлен расчет распространения звука в цилиндрическом воздухозаборном канале и результаты экспериментальных замеров в заглушенной камере ЛМГШиМА. Приведены результаты расчетов канала с разными комбинациями мод, а также представлено сравнение разложений на моды но точечным замерам и по полным сечениям внутри канала. Полученные в рамках описываемого исследования данные в дальнейшем планируется использовать для отработки извлечения модального состава шума с учетом радиальных составляющих, а также они могут быть использованы для верификации моделей распространения звука в воздухозаборнике авиационного двигателя.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 93-94 (2019) | Рубрики: 08.14 10.06

 

Замтфорт Б.С. «Расчет основных составляющих шума вентилятора и их вклад в шум самолета на местности» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 95-96 (2019)

Исследовано влияние новых подходов в проектировании РК вентиляторов, обусловленное резким увеличением степени двухконтурности (m) двигателя с 5–6 до 10–12 для ТРДД и до 15–16 для редукторных ТРДД. Это повлекло за собой соответствующий рост диаметра вентилятора, длины его лопаток, ширины их хорды (широкохордные лопатки). С помощью постоянно обновляемого и расширяемого программного комплекса БАСТОН проведена сравнительная оценка акустических характеристик вентиляторов, спроектированных для ТРДД в большом диапазоне изменений степени двухконтурности (m) приблизительно от 4.5 до 15. Расчетное исследование проводилось для самолетов трех типов самолетов: ближне-среднемагистрального (БСМС), среднемагистрального (СМС) и дальнемагистрального (ДМС). Показано, что увеличение степени двухконтурности приводит к росту вклада шума вентилятора в общий шум двигателя и самолета на всех режимах полета. Рассматривая же вклад основных источников шума вентилятора – тонального шума на частоте лопаток и ее гармониках, шума ударных волн и широкополосного шума в шум двигателя и самолета, можно сделать следующие выводы: с увеличением степени двухконтурности снижается доля вкладов тонального шума на частоте следования лопаток и ее гармониках и шума ударных волн в суммарный шум вентилятора и растет вклад широкополосного шума; при степени двухконтурности 9 и более широкополосный шум становится определяющим, а при m>14 он полностью доминирует в шуме вентилятора. Необходимо отметить, что на посадочном режиме значительный вклад в шум самолета на местности вносит шум, генерируемый планером, что не учитывалось при расчетах. Однако, как показано в работе NASA совместно с NEAT Consulting, на всех трех режимах взлетно-посадочного цикла доминирующим источником шума является вентилятор. Поэтому задача снижения его широкополосного шума является наиболее актуальной при создании глушителей шума.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 95-96 (2019) | Рубрики: 08.14 10.06

 

Колегов Р.Н., Мехоношин В.К., Синер А.А., Шуваев Н.В. «Разработка акустической модели проточной части газотурбинного двигателя» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 127-128 (2019)

Нестационарное течение в проточной части газотурбинного двигателя (ГТД) может возбуждать различные резонансные процессы, поскольку в проточной части двигателя присутствуют различные полости и каналы с отражающими стенками. Возникающие резонансы могут приводить к существенным нагрузкам, действующим на детали двигателя, и приводить к поломкам двигателя. В связи с этим очень важным представляется вопрос прогнозирования таких явлений на этапе проектирования двигателя, задолго до проведения испытаний. Это позволит существенно снизить затраты на доводку двигателя и избежать неожиданных поломок. Одной из наиболее подробных монографий по акустическим резонансам в компрессоре является диссертационная работа В. Helmich, в которой используются в основном экспериментальные методы исследования. Среди теоретических можно отметить работу S. Konig, в которой акустический резонанс рассматривается как причина поломки центробежной ступени компрессора. В работе создается специальная акустическая модель для расчета резонансов проточной части с учетом реалистичных условий течения в отдельных узлах газотурбинного двигателя. Модель состоит из двух частей: прогнозирование граничных условий, связанных с отражением волн от элементов ГТД, и собственно нестационарный расчет возникновения резонансов. Основными отражателями в проточной части являются вращающиеся лопаточные венцы компрессора или турбины. Методика оценки отражения звука от вращающегося венца отрабатывается на задаче об отражении звука от лопаточного венца Rotor 37. По данной задаче представлен анализ возникающих полей давления и рекомендации по обработке результатов расчетов. Задача о возникновении резонансов отрабатывается на расчете резонанса полости в форме прямоугольного параллелепипеда, а также ряде других модельных задач. В качестве объекта исследования рассматривается замкнутая прямоугольная воздушная полость с абсолютно жесткими стенками. В полости расположен точечный источник акустических колебаний, имеющий спектр частот в диапазоне 100–5000 Гц с линейным затуханием интенсивности колебаний на его концах по частоте. Спектр звукового давления в заданном диапазоне частот является равномерным, уровень звукового давления на каждой частоте составляет 100 дБ. Источник задан в виде источникового слагаемого в уравнении неразрывности, локализованного в произвольной точке пространства при помощи функции распределения Гаусса. Представлены результаты расчета модельных задач, результаты экспериментальных исследований, а также результаты сравнения расчета и эксперимента. Все расчеты выполнены в пакете ANSYS Fluent, используется модель термодинамически совершенного вязкого политропного газа.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 127-128 (2019) | Рубрики: 08.14 10.06

 

Вишняков А.Н. «Проблемы интегрирования портативных измерительных систем для контроля шума и вибрации в салонах воздушных судов» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 158-160 (2019)

Каждое конкретное измерение шума или вибрации на борту воздушных судов уникально и, как правило, производится для специализированных исследований с целью решения определенной технической проблемы. Состав измерительного комплекса подбирается из доступного оборудования, недостающие звенья закупаются или замешаются элементами схожих по функционалу систем. Такой способ формирования измерительного комплекса известен под термином комплексирование. В прочитанном на конференции докладе содержится пример создания измерительного комплекса для контроля шума и вибрации в салонах воздушных судов. Комплексирование осуществлено на основе расширенных системных технических требований на ключевые элементы комплекса. Измерительный комплекс позволяет производить автономные виброакустические измерения синхронно по 8 каналам в течение нескольких часов. Результаты дробь-октавного анализатора и сами сигналы записываются в намять для последующей интерпретации.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 158-160 (2019) | Рубрики: 08.14 14.02

 

Абзалилов И.А., Бычков О.П., Фараносов Г.А. «Применение метода собственного ортогонального разложения для анализа ближнего и дальнего поля турбулентной струи» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 171-172 (2019)

С развитием экспериментальных методов исследования потоков (появление томографических быстродействующих систем измерения скорости типа TomoPIV) и численных методов применительно к задачам аэроакустики появилась возможность получения достаточно подробной информации о пространственно-временной структуре пульсаций в объеме турбулентных течений. При этом возникает вопрос: как ее использовать. Сами по себе сотни гигабайт данных, получаемых «на выходе» экспериментов и/или расчетов, не дают физического понимания, пока исследователь не найдет в них некие закономерности, позволяющие строить математические модели изучаемого явления. Таким образом, становится актуальной задача обработки и анализа больших объемов данных о случайных пространственно-временных полях. В последние несколько десятилетий стандартные методы анализа данных, такие как, разложение на Фурье-гармоники, получение спектральных плотностей мощности сигнала, расчет корреляционных функций и функций когерентности, были дополнены новыми методами, нацеленными именно на обработку массивов временных реализаций пульсаций, синхронно измеренных во многих точках пространства. К таким методам можно отнести методы разложение по эмпирическому базису на ортогональные моды во временной (POD – proper orthogonal decomposition) и в частотной областях (SPOD – spectral proper orthogonal decomposition). Метод SPOD в последнее время достаточно часто применяется при анализе струйных течений для выделения когерентных структур. В НИО-9 ЦАГИ до настоящего времени данный метод анализа не использовался. Данная работа посвящена реализации и тестированию метода SPOD как на модельных примерах, позволяющих понять особенности метода, так и на данных, полученных при численном моделировании дозвуковой турбулентной струи, истекающей из круглого сопла.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 171-172 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Дубинский С.В., Севастьянов Ф.С., Голубев А.Ю., Денисов С.Л., Костенко В.М., Жарёнов И.А. «Исследование характеристик прочности и долговечности композитных авиаконструкций при виброакустическом нагружении» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 227 (2019)

Проведено расчётно-экспериментальное исследование динамического отклика образца соединения обшивки со стрингером из полимерного композиционного материала на широкополосное акустическое нагружение. Для описания частотной и пространственной структуры воздействующего звукового поля использовалась модель полностью коррелированного по поверхности образца поля с равномерной частотной спектральной плотностью. С помощью метода конечных элементов было проведено моделирование отклика рассматриваемого соединения в полосе частот 50–1550 Гц при различных суммарных уровнях звукового давления. Анализ показал, что отклик при акустическом нагружении в выбранном диапазоне частот является одномодовым. Для валидации конечно-элементной модели был проведён ряд экспериментов на вибростенде, в которых вибрационное воздействие моделировало акустическое нагружение. Полученное экспериментальное значение логарифмического декремента затухания образца, а также реализуемые спектры нагружения использовались в качестве исходных для интегрирования уравнений движения. Результаты расчёта среднеквадратичных деформаций в зоне максимальных напряжений показали хорошую сходимость с результатами экспериментов. Долговечность образцов при различных уровнях звукового давления оценивалась при помощи приложения узкополосного спектра вибрационного воздействия. Полученные данные были использованы для построения кривой выносливости для рассматриваемого типового концентратора композитных конструкций. Для образцов, содержащих смоделированные дефекты, были рассчитаны резонансные частоты и параметры динамического отклика. Сравнение этих результатов с экспериментальными данными, характеризующими изменение резонансной частоты в зависимости от размера дефекта, позволило уточнить применяемый критерий разрушения и адаптировать конечно-элементную модель для анализа живучести композитного соединения.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 227 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Абдрашитов Р.Г., Попов О.Ю. «Метод определения времени ускоренных вибропрочностных испытаний бортового оборудования самолетов.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 234 (2019)

Приводится методика определения коэффициента ускорения виброиспытаний, основанная на представлении спектральной плотности виброперегрузок, как случайного параметра с заданной вероятностью выхода его за максимальные и минимальные пределы. По найденному коэффициенту ускорения определяется эквивалентное время испытания, соответствующее заданному ресурсу оборудования самолета. В работе приводится также методика оценки количества циклов виброперегрузок, набранных оборудованием за время испытаний, позволяющая скорректировать время испытаний, если известно предельное число циклов за ресурс испытываемого оборудования.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 234 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Иванушкин Е.А., Шарунов А.В. «Обработка импульсных и виброударных процессов, возникающих на элементах конструкции летательных аппаратов» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 235-236 (2019)

На некоторых режимах эксплуатации боевых летательных аппаратах (ЛА), таких как работа стрелково-пушечного вооружения (СПВ), или пуск ракеты, возникают кратковременные процессы, имеющие характер виброудара или импульса. Для обработки подобных нестационарных процессов, как правило, не применимы методы обработки стационарных процессов. В работе приводятся результаты обработки виброударного процесса, на конструкции ЛА от работы СПВ. Обработка выполнялась тремя различными способами: классическое дискретное преобразование Фурье (ДПФ); методом ударного спектра (SRS); вейвлет анализом (вейвлет – «Морлет»). Результаты обработки приводятся в виде спектральных характеристик со сравнительным анализом применимости различных методов для виброударных процессов, вызванных работой СПВ.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 235-236 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Сидоров И.С., Свирский Ю.А., Дубинский С.В., Костенко В.М. «Методы расчёта усталостной повреждаемости авиационных конструкции при различных спектрах виброакустических нагрузок» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 236 (2019)

Основной целью данной работы является разработка расчетной методики определения усталостной повреждаемости при различных спектрах нагружения, в том числе: при акустических нагрузках на сверхзвуковых режимах (от шума двигателей и пульсаций пограничного слоя), при акустических нагрузках от воздушных винтов, при вибрационных на1рузках в вертолетных конструкциях. В основном методы расчета долговечности делятся на те, которые применяются при наличии достаточного количества временных реализаций нагрузок или напряжений (метод «дождя», метод «полных циклов») и те, которые применяются в основном на этапе проектирования, когда исходные данные о нагрузках или напряжениях в конструкции получены расчетом в частотной области (метод Райса, метод Дирлика и др.). Для анализа усталостной долговечности при использовании характеристик случайного процесса в частотной области в данной работе были исследованы и доработаны следующие подходы. Метод «полных циклов» обычно применимый только доя временных реализаций был доработан путем статистического моделирования из функции спектральной мощности достаточного количества временных реализаций. Процесс нагружения конструкции моделировался в виде полигармонического процесса, наложенного на постоянный уровень сигнала. Число синусоид, частоты и соответствующие им амплитуды задавались в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой, из которой выбирались существенные амплитуды и их частоты. Фазы для каждой гармоники задавались случайными числами с равномерным распределением в интервале [–π, π]. Такой подход позволяет применять метод «полных циклов» не только во временной области, но и в частотной. Второй рассмотренный подход – метод Дирлика, изначально применяется в частотной области. Из него была взята формула для формирования таблицы полных циклов. Полученная таблица полных циклов служит основой для определения долговечности в соответствии с выбранной моделью сопротивления усталости. На основе данных методов разработано программное обеспечение для расчета долговечности металлических конструкций и конструкций из ПКМ.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 236 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Лавров В.Н., Мошков П.А., Попов В.П., Рубановский В.В. «Исследование и снижение шума в кабине экипажа самолета RRJ-95» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 241-242 (2019)

Актуальность проблемы обеспечения низких уровней шума в кабинах экипажей и салонах гражданских самолетов не вызывает сомнения. АО «ГСС» выполняет комплекс работ с целью обеспечения конкурентных уровней шума в салонах и кабинах экипажей проектируемых самолетов. Представлены основные результаты работы, выполняемой в 2018–2019 гг., с целью снижения шума в кабине экипажа самолета RRJ-95. Первым этапом работы было определение структуры звукового поля в кабине экипажа самолета RRJ-95 типовой конструкции в наземных и полетных условиях. В результате были определены основные пути снижения шума. Результаты этих испытаний не противоречат ранее выполненным исследованиям. На втором этапе работ была выполнена доработка кабины экипажа с целью увеличения звукоизоляции и снижения реверберационных помех. Наземные испытания показали хорошую эффективность предложенных мероприятий. Затем были выполнены летные испытания. Представлено сравнение третьоктавных спектров уровней звукового давления, регистрируемых в одной из контрольных точек для случая исходной и модифицированной компоновок. За счет увеличения звукоизоляции кабины удалось снизить суммарный взвешенный по шкале А стандартного шумомера уровень звукового давления в диапазоне октавных полос 31.5–8000 Гц в среднем по пяти контрольным точкам на 2.2 дБА. Уровень речевых помех SIL3 снижен на 2.8 дБ. Снижение спектральных уровней звукового давления наблюдается фактически во всем рассматриваемом диапазоне частот. Представлены результаты оценки вклада основных источников в суммарную интенсивность звука. Для разделения вклада комплексной системы кондиционирования и вентиляции воздуха (КСКВ) и турбулентного пограничного слоя было выполнено отключение КСКВ на режиме крейсерского полета без изменения режима работы силовой установки, высоты и скорости полета. Для оценки шума бортового радиоэлектронного оборудования были выполнены измерения шума на земле при подключении самолета к внешнему источнику питания. Оценка выполнена при условии не когерентности основных источников шума, также полагалось, что шум авионики самолета не зависит ог полетных условий.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 241-242 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Huang Wenchao, Pan Kai, Hou Feng «Discussion about acceptable levies of aircraft cabin noise and its control technology» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 245-246 (2019)

The noise level in civil aircraft cabin is a comprehensive reflection of the aircraft design technical level. While the noise level in the cabin could directly reflect the comfort of passengers, it could indirectly affect the market competitiveness of the aircraft. The sound pressure level at the passenger's ear position during cabin flight is usually employed to evaluate the aircraft cabin noise level. With the advancement of aviation technology, not only the А-weighted noise level and the speech interference level, but also other physical quantities with considering human perceptions could be used as evaluation references. The basis for the noise level in the aircraft cabin, on the other hand, due to the imbalance of technological development, could also vary largely in terms of technical indicators. For example, a difference of 10 dB(A) in the design index of cabin noise could happen in the same generation of civil aircrafts, which might bring a large design risk. The paper emphasizes that the employment of appropriate aircraft cabin noise design standards, the development of appropriate design objectives, and the use of effective cabin noise control techniques or acoustic design methods are prerequisites for a successful design of civil aircraft. Since the China-Russia jointly developed civil aircraft CR929 is positioned as the main model to compete in the international aviation market, the indicators of its cabin acoustic design could be very important for the final performance and survival of the aircraft. How to formulate noise indicators more scientifically and adopt more effective noise control methods are the key issues facing by Chinese and Russian aviation engineers in terms of the development of CR929. The following main topics will be addressed: the importance of aircraft low cabin noise; design objectives and evaluation method of aircraft cabin noise; main factors affecting aircraft cabin noise; key technology for aircraft cabin noise control; opportunities and challenges of CR929 aircraft cabin acoustic design

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 245-246 (2019) | Рубрики: 08.14 11.03

 

Лазарев Л.А. «Разработка алгоритмов расчета оптимального расположения резонаторов для бортовой конструкции винтового самолета» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 247 (2019)

Предлагается способ расчета оптимального расположения динамических виброгасителей на поверхности фюзеляжа самолета с целью снижения шума от первых гармоник винта. Фюзеляж рассматривается как тонкая оболочка, нерегулярно подкрепленная дискретными стрингерами и шпангоутами. Динамические виброгасители (резонаторы) рассматриваются как точечные осцилляторы. Алгоритм расчета строится на полученном соотношении, позволяющем на каждой итерации определять эффект от установки следующего резонатора сразу для всех точек поверхности фюзеляжа, а не последовательно для каждой отдельной точки. Метод может быть применен для широкого класса подкрепленных структур при определении не только оптимального расположения резонаторов, но и оптимального расположения на них любых точечных элементов или опор.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 247 (2019) | Рубрики: 08.14 10.06

 

Титарев В.А. «Обзор возможностей аэроакустического кода "Гербера”» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 275 (2019)

В последние годы в НИО-9 ЦАГИ активно развивается пакет параллельных программ "Гербера”, предназначенный для моделирования аэродинамики и аэроакустики винтовых конфигураций. Основным методом решения является неявная конечно-объемная противопоточная разностная схема на произвольных пространственных сетках. "Гербера" позволяет моделировать практически произвольные винтовые конфигурации, что достигается комбинированием вращающихся пространственных областей (шайб) в непосредственной близости от винтов и неподвижных пространственных областей, охватывающих элементы планера. Для проведения вычислений с использованием большого количества процессоров "Гербера" использует двухуровневую модель параллельных вычислений MPI+ОрепМР. На верхнем уровне параллелизма проводится геометрическая декомпозиция каждой области расчетной сетки; для обмена данными в фиктивных ячейках используются обычные средства обмена MPI. На нижнем уровне применяется технология ОрепМР реализации параллельных вычислений на системах с обшей памятью. Представлен обзор возможностей "Гербера" на задачи моделирования аэродинамики и аэроакустики как одиночных винтов, так и первые результаты моделирования тематической распределенной силовой установки.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 275 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Любимов Д.А., Постников А.А., Пикалов М.Е., Терехова А.А. «Анализ RANS/ILES методом спектральных свойств и уровня пульсаций давления в дозвуковом пространственном воздухозаборнике в компоновке с фюзеляжем летательного аппарата» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 278-279 (2019)

С помощью RANS/ILES метода высокого разрешения было исследовано течение в воздухозаборнике, интегрированном с планером летательного аппарата (ЛА), с фюзеляжем сложной формы из работы Постников А.А., Виноградов В.А., Комратов Д.В., Степанов В.А., Скрябин А.С. Исследование процессов обтекания дозвукового входного устройства, интегрированного с планером летательного аппарата // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2018. Т.19. № 4А. D-образное дозвуковое воздухозаборное устройство расположено на клине слива в «тени» за носовой частью фюзеляжа ЛА.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 278-279 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Вершков В.А., Крицкий Б.С., Миргазов Р.М., Абалакин И.В., Бобков В.Г., Козубская Т.К. «Численные исследования аэроакустических характеристик модельного несущего винта вертолета на режиме горизонтального полета.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 289 (2019)

Основным объектом исследования в рамках представленной работы является изолированный модельный четрырехлопастный несущий винт с постоянным шагом жестких лопастей. Проведено численное исследование аэроакустических характеристик винта на режиме косого обтекания при различных скоростях набегающего потока в пакете CFD программ ANSYS CFX и российском пакете программ NOISEtte, разработанном в ИПМ им. М.В. Келдыша РАН.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 289 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Бакланов В.С. «Авиаэкология самолетов с двигателями нового поколения (достижения и проблемы)» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 301-302 (2019)

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 301-302 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Федотов Е.С., Бульбович Р.В. «Влияние модального состава шума авиационного двигателя на импеданс полномасштабной звукопоглощающей конструкции» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, № 1, с. 310-313 (2018)

Основной акустической характеристикой звукопоглощающих конструкций авиационных двигателей является их импеданс. Импеданс зависит от большого количества факторов, но влияние номера моды на импеданс до сих пор является открытым вопросом. Приводятся результаты исследования зависимости импеданса полномасштабной ЗПК от номера акустической моды.

Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, № 1, с. 310-313 (2018) | Рубрика: 08.14

 

Писарев П.В., Аношкин А.Н., Максимова К.А. «Исследование взаимовлияния ячеек звукопоглощающих конструкций призматической формы» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, № 1, с. 397-404 (2018)

Проводится численно-экспериментальное прогнозирование акустической эффективности резонаторов Гельмгольца при их совместной работе. Выявлены закономерности и основные механизмы взаимовлияния резонаторов призматической формы. Разработана схема взаимного расположения резонаторов при их совместной работе с минимальным взаимовлиянием.

Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, № 1, с. 397-404 (2018) | Рубрика: 08.14

 

Вань А., Фань Ч., У Я., Юй Я. «Динамический срыв потока с тонкого профиляи срыв у передней кромки колеблющегося крылапри малых числах Рейнольдса» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 102-116 (2019)

Исследованы нестационарные аэродинамические характеристики плоской пластины и профиля NACA 0012, колеблющихся по углу атаки в окрестности угла статического срыва потока при малом числе Рейнольдса 3.2·104. Кинематика колебательного движения описывается синусоидальной функцией с различными частотой и амплитудой колебаний. Исследование для двумерного случая проведено как экспериментальными, так и численными методами. Цель экспериментов состояла в непосредственном измерении аэродинамических сил и момента. При численном моделировании нестационарное поле течения и коэффициенты подъемной силы (CL) рассчитывались с использованием гамма-тета SST (Shear Stress Transport) модели турбулентности. Имеет место хорошее качественное согласование расчетных и экспериментальных данных по CL, что указывает на адекватность модифицированной RANS модели для расчета переходных течений. В целом динамические эффекты сильнее проявляются в случае профиля NACA 0012, чем для пластины. При фиксированном значении приведенной частоты форма петли гистерезиса CL имеет некоторые характерные особенности, а именно: процесс присоединения потока при движении вниз для NACA 0012 протекает медленнее, чем для пластины, так что имеет место медленный переход для CL, а с задней кромки даже при малых углах атаки сходят стационарные вихри, что приводит к локальной неустойчивости CL. Исследование влияния приведенной частоты и амплитуды показало, что угол атаки, соответствующий максимуму CL, более чувствителен к изменениям первого параметра, а параметром, определяющим угол динамического срыва потока, как для пластины так и для профиля NACA 0012, является приведенная угловая скорость тангажа α. Помимо того, результаты, полученные при K=0.07, показывают, что при максимальном угле атаки коэффициенты подъемной силы и сопротивления близки к их статическим значениям для крыльев изученной геометрии и в рассмотренном диапазоне амплитуд.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 102-116 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Бычков О.П., Демьянов М.А., Фараносов Г.А. «Локализация дипольных источников шума плоскими микрофонными решетками» Акустический журнал, 65, № 5, с. 675-687 (2019)

Проведено обобщение классического алгоритма локализации источников шума плоской микрофонной решеткой на случай его применения к источникам дипольного типа. Проведена верификация разработанного алгоритма и его валидация на основе обработки данных экспериментальных исследований шума обтекания цилиндра и шума взаимодействия струи с пластиной. Проведено сравнение результатов локализации дипольных источников шума с помощью плоской микрофонной решетки на основе разработанного алгоритма и азимутальной решетки на основе метода азимутальной декомпозиции.

Акустический журнал, 65, № 5, с. 675-687 (2019) | Рубрики: 08.14 12.04

 

Анисимов К.С., Кажан Е.В., Курсаков И.А., Лысенков А.В., Подаруев В.Ю., Савельев А.А. «Разработка облика самолета с использованием высокоточных методов вычислительной аэродинамики и оптимизации» Вестник Московского авиационного института, 26, № 2, http://vestnikmai.ru/publications.php?ID=104788 (2019)

Проведена разработка облика трехдвигательной компоновки типа «смешанное крыло–фюзеляж» (англ. BWB). С этой целью выполнена аэродинамическая оптимизация формы мотогондолы и положения двигателей. При оптимизации для расчета аэродинамических характеристик использован метод, основанный на численном решении трехмерных осреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса. Для поиска оптимального решения использован алгоритм эффективной глобальной оптимизации, основанный на построении имитационных моделей. Разработанная процедура рассмотрена в контексте многодисциплинарной оптимизации третьего поколения, проводимой в рамках проекта AGILE. При выполнении проекта созданная процедура применена к самолётам, выбранным в качестве тестовых случаев.

Вестник Московского авиационного института, 26, № 2, http://vestnikmai.ru/publications.php?ID=104788 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Пронин М.А., Рябыкина Р.В., Смыслов В.И. «Экспериментальное исследование вынужденных колебаний самолета при отрыве лопатки двигателя» Вестник Московского авиационного института, 26, № 2, http://vestnikmai.ru/publications.php?ID=104828 (2019)

Приведены: методика наземных испытаний с моделированием сил при невращающемся роторе двигателя, основные соотношения и границы их применения, данные о средствах воспроизведения силовых воздействий на самолет, оценки достоверности и примеры результатов эксперимента с измерением частотных характеристик в режиме авторотации.

Вестник Московского авиационного института, 26, № 2, http://vestnikmai.ru/publications.php?ID=104828 (2019) | Рубрика: 08.14

 

Воронцов В.И., Зайцев М.Ю., Карабасов С.А. «Исследование направленности первой гармоники тонального шума несущего вертолётного винта для режимов полёта и висения» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 27 (2019)

Работа посвящена численному исследованию направленности первой гармоники тонального шума несущего вертолётного винта на режиме висения и горизонтального полёта. Для расчета акустических характеристик, обусловленных нестационарной нагрузкой на лопастях, используется программный комплекс, провалидированный с помощью экспериментальных данных на режиме висения. Применяется гибридный метод расчета, согласно которому вначале рассчитывается ближнее поле, а затем находятся акустические характеристики в дальнем поле. В ближнем ноле находятся значения параметров поля около вращающейся лопасти из прямого расчета решения нестационарных уравнений Эйлера в неинерциальной системе координат. Для расчета дальнего поля применяется интегральный метод Фокс Уильямса–Хокинга (ФВХ) с использованием проницаемых контрольных поверхностей, охватывающих лопасть. Описывается обновленная программная часть расчёта сигнала в дальнем поле. Обновление позволило значительно ускорить расчёт сигнала в дальнем поле для большого количества точек наблюдения и в целом упростить операцию.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 27 (2019) | Рубрики: 04.11 08.14

 

Денисов С.Л., Зайцев М.Ю. «Исследование шума крупномасштабных моделей несущих вертолётных винтов на основе результатов сравнительных измерений» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 28-29 (2019)

Проводится сравнение измерений шума для трёх различных крупномасштабных моделей пятилопастного несущего вертолётного винта, выполненных на гоночной площадке и в аэродинамической трубе.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 28-29 (2019) | Рубрики: 04.11 08.14

 

Пальчиковский В.В., Берсенев Ю.В., Корин И.А., Бурдаков Р.В. «Создание и испытания 40-канального генератора вращающихся звуковых мод для проведения исследований распространения шума в полномасштабной модели воздухозаборника авиационного двигателя» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 129-130 (2019)

Для проведения экспериментальных исследований в цилиндрическом канале в условиях вращающегося звукового поля в ПНИПУ разработан и изготовлен генератор звуковых мод. Генератор звука состоит из 40 динамиков, расположенных по окружности и соединенных с корпусом генератора через горны с плавно расширяющимся поперечным сечением канала. Дш улучшения согласования импеданса на выходе горнов в канале генератора мод сделано центральное тело. Для контроля уровня звукового давления вблизи динамиков в стенки горнов установлены микрофоны. Генератор собран в заглушенной камере Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа (ЛМГШиМА) ПНИПУ. При проведении испытаний генератора вращающихся мод он был соединен с моделью полномасштабного воздухозаборника с диаметром канала 1.783 м. Модель воздухозаборника состоит из двух корпусов, в один из которых можно устанавливать съемные панели ЗПК для исследования их акустических характеристик в условиях вращающегося звукового поля с контролем генерируемых мод, а также отрабатывать методы идентификации модального состава шума в канале, для чего во втором корпусе расположены 26-микрофонная линейная и 100-микрофонная круговая решетки с оптимизированным расположением микрофонов. Общая комплектация установки составила 182 измерительных канала. Генерация мод проводилась в диапазоне частот 500–4000 Гц. В корпус полномасштабной модели воздухозаборника были установлены жесткостенные панели. По результатам испытаний определено, что генератор вращающихся мод надежно генерирует моды с заданными номерами в диапазоне ±40 и их комбинации. При этом уровни звукового давления на выходе из канала установки достигают значений 145 дБ. Таким образом, 40-канальный генератор вращающихся звуковых мод имеет лучшие характеристики, чем ранее созданный 30-канапьный генератор на основе воздухозаборника ПС-90-А. Исследования выполнены на уникальной научной установке «Акустическая заглушенная камера с аэродинамическими источниками шума», регистрационный номер 500617.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 129-130 (2019) | Рубрики: 04.11 08.14

 

Бычков О.П., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А. «Валидация модели низкочастотного шума взаимодействия струи и крыла в условиях спутного потока» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 173-174 (2019)

В последнее время большое число исследований посвящено разработке предсказательных моделей шума взаимодействия струи и крыла, который может быть важен с точки зрения уровней шума самолета на местности. При этом такие модели обычно валидируются на экспериментальных данных, полученных в статических условиях. В то же время, с практической точки зрения, важно, чтобы модель надежно работала в условиях спутного потока, которые соответствуют взлетно-посадочным режимам полета самолета. Сложность валидации моделей в условиях наличия спутного потока двояка. Во-первых, необходимы соответствующие экспериментальные данные по шуму в дальнем поле для конфигурации струя-крыло. Установок, позволяющих получить такие данные, не много. Во-вторых, для «работы» моделей необходимы экспериментальные данные о пульсациях давления в ближнем поле струи. При наличии спутного потока получение таких данных представляет определенную проблему и требует специальных датчиков и/или специальных методов измерений. В работе предложен метод, который можно использовать для оценки низкочастотного шума взаимодействия струи и крыла в условиях полета. Основная идея метода основана на восстановлении осесимметричной моды пульсаций давления ближнего поля с использованием комбинации экспериментально измеренных пульсаций скорости на оси струи и собственных функций возмущений, рассчитываемых в рамках линейной теории устойчивости для заданного среднего поля течения. Параметры первой азимутальной моды определяются по параметрам осесимметричных возмущений. Восстановленные таким образом характеристики ближнего поля затем используются в качестве входных данных в аналитической модели прогнозирования шума взаимодействия струи и крыла. Сравнение результатов моделирования и экспериментальных данных по шуму взаимодействия струи и плоской пластины показало, что модель адекватно описывает форму спектра шума и его диаграммы направленности для различных чисел Струхаля в статических и полетных условиях.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 173-174 (2019) | Рубрики: 04.11 08.14

 

Александров В.Г., Осипов А.А. «Расчетное исследование возможностей реактивного воздействия на распространение звука в аэродинамических каналах» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 123-124 (2019)

Разработаны математическая модель и расчётный комплекс, предназначенные для проведения вычислительного эксперимента и расчетного исследования в задачах аэроакустики для трехмерных нестационарных течений газа со сложной топологией расчётной области и нестандартными граничными условиями. Численная схема, применяемая в составе расчетного комплекса, реализована на неструктурированной сетке, включающей в себя расчетные ячейки тетраэдральной, пирамидальной, призматической и гексаэдральной конфигурации. Продемонстрированы высокие технологические возможности созданного расчетного комплекса, позволяющие моделировать трехмерные акустические ноля в составных каналах с источниками акустического сигнала сложной модальной структуры, с присоединенными резонансными полостями различной конфигурации и активными элементами, осуществляющими контролируемое глушение распространяющегося в канале звукового сигнала. Проведено расчетное исследование физических механизмов и особенностей воздействия присоединенных резонансных полостей различной конфигурации на распространяющийся в канале модальный звуковой сигнал с целью контролируемого снижения его интенсивности. Резонансные свойства полости варьируются за счет изменения ее глубины и установки в ней перегородок по нормали к оси канала, что обеспечивает контроль за условиями отсечки той или иной моды собственных колебаний газа. Установлена важная роль четвертьволнового резонанса, обеспечивающего условия для радикального (до 100%) отражения и мультимодального рассеяния звукового сигнала в канале в том случае, если ширина проемов между перегородками исключает возбуждение всех мод выше поршневой моды. Проведен анализ физического содержания и возможностей реализации концепции “антизвук” применительно к проблеме активного контроля распространения модального звука в газовых трактах. Продемонстрирована эффективность одной из возможных схем применения “антизвука” для глушения модального акустического сигнала в канале. Выполненные расчеты показывают, что может быть достигнуто практически полное глушение исходного сигнала за счет его частичного отражения и мультимодального рассеяния. Реализация трехмерного “антизвука”, вообще говоря, требует специального выбора взаимной ориентации волновых векторов звукового сигнала, подлежащего глушению, и “антизвука”.Разработана вычислительная модель, имитирующая работу активного устройства в виде акустических излучателей, установленных на стенках канала и осуществляющих блокирующее воздействие на распространяющийся в канале звуковой сигнал. Продемонстрированы возможности системы активного контроля данного типа применительно к двумерному и трехмерному звуковому сигналу (глушение до 100%). Особенность данного метода активного контроля состоит в том, что основная часть энергии сигнала при его глушении не рассеивается, а отводится самим активным устройством. Установлено, что трехмерный звуковой сигнал труднее поддается активному контролю, хотя и в этом случае эффект глушения в рассмотренных примерах оказывается значительным (до 85%). В результате проведенного исследования установлена зависимость эффективности данной активной системы от протяженности зоны активного воздействия и размеров дискретных активных элементов, из которых формируется это воздействие. Результаты проведенных вычислительных экспериментов демонстрируют принципиальные возможности и перспективность применения присоединенных резонансных полостей и активного контроля для снижения интенсивности распространяющегося в канале модального звукового сигнала. Для оценки реальной эффективности применения активного контроля для глушения модального шума в проточных каналах авиационного двигателя требуется серьезное усложнение постановки вычислительного эксперимента в отношении учета влияния потока газа, реальной конфигурации каналов и существенно более сложной пространственно-временной структуры акустических полей.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 123-124 (2019) | Рубрики: 04.12 08.14