Олесова Н.И., Мирзоян А.А. «Разработка программы оценки шума планера в задачах многодисциплинарной оптимизации силовой установки магистральных самолетов» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 270-271 (2023)

На раннем этапе проектирования перспективных самолетов гражданской авиации с применением методов многодисциплинарной оптимизации (МДО) необходимо учитывать широкий круг показателей их эффективности, в том числе акустические характеристики. В задачах согласования силовой установки (СУ) и летательного аппарата (ЛА) необходимо корректно учитывать шум планера в общем производимом шуме самолета на местности. Это стало особенно актуально в связи с тем, что применение СУ на базе двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД) с повышенной степенью двухконтурности, малошумными вентиляторами и использование других способов шумоглушения значительно снизили уровень шума двигателя, тем самым, изменив долю шума планера в суммарном шуме самолета на местности. Особенно важно определение уровня шума планера на режиме захода на посадку, при котором двигатель работает на малом газу, и планер может быть доминирующим источником шума самолета. В шуме планера магистральных самолетов (как дальне-, так и среднемагистральных) основным источником шума чаще всего является шум шасси, что связано и их габаритами, и количеством колес. Поэтому в данной работе основное внимание уделено именно шуму шасси. Программа оценки шума шасси магистральных самолетов для решения задач МДО СУ разработана с использованием известной полуэмпирической методики. Особенностью данной методики является ограниченный набор требуемых исходных данных, относительная простота из-за использования законов масштабирования теории генерации шума и соотнесения этих законов с экспериментальными данными, что позволяет ее успешно использовать для расчетов на этапе концептуального проектирования. Валидация методики и разработанной программы произведена по данным испытаний в аэродинамической трубе изолированного шасси самолета Boeing-737, а также данными летных испытаний самолета Boeing-777. Проведена настройка реализованной программы расчета шума шасси, ее отладка и показана адекватность расчета на примере существующего дальнемагистрального самолета с ТРДД. Программа была интегрирована в систему МДО СУ, проведена отладка взаимодействия внутри системы МДО с моделями двигателя, траектории взлета и начального набора высоты, результаты расчета которых являются исходными данными для определения шума шасси. В работе была также проведена оценка применимости разработанной программы для анализа влияния шума шасси различных вариантов компоновок СУ ЛА на ранних этапах проектирования самолетов и решения задач МДО.

Бакланов В.С., Олишевский Д.А., Челебян О.Г. «Роль структурного шума при контроле виброакустического состояния самолета с двигателями нового поколения» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 247-248 (2023)

В ПАО «Туполев» рассмотрены материалы, посвященные развитию авиастроения к 2030–2035 годах, связанные в основном с революционным развитием двигателей с увеличенной степенью двухконтурности и сближении турбовентиляторных двигателей с винтовентиляторным, особенно в случае применения концепции открытый вентилятор (open fan), который прошел испытания весной 2022 г. на демонстраторе широкофюзеляжного самолета Аэробас A380. Выполнение новейших норм шума на местности, период действия которых в последнее время стремительно сокращался, обеспечили двигатели нового поколения большой степени двухконтурности 8–12. Производство самолетов ведущими компаниями Airbus и Boing достигает более 50 в месяц, и они поступают в летные компании, в которых повышение топливной эффективности двигателей играет решающую роль. Ведущие двигательные фирмы объявили о достижениях в новых проектах к 2025 году. Так фирма PW, создавшая 10 редукторных двигателей для 10 типов самолетов с двухконтурностью 12, ведет работы над новым редукторным двигателем двухконтурности 15. Фирмы GE и Safran в рамках совместной программы разработали двигатель с открытым вентилятором (open fan), который позволяет уменьшить потребление топлива более чем на 20% в сравнении с сегодняшними двигателями. Значительный рост степени двухконтурности и сближение турбовентиляторного двигателя с винтовентиляторным, особенно в случае применения редукторной схемы и концепции открытый вентилятор (open fan) ведет к увеличению диаметра вентилятора и образованию ударных волн при сверхзвуковой скорости концов лопаток. Одна из необходимых мер борьбы с ударными волнами – снижение частоты вращения вала вентилятора, в результате чего вибрационный спектр двигателей существенно расширился со сдвигом в низкочастотную часть спектра. Эти составляющие и будут определять спектр динамического воздействия двигателей, передаваемый через узлы крепления на конструкцию планера. Для планера современного самолета характерно наличие нескольких десятков собственных форм колебаний в низкочастотной части спектра (изгибных и крутильных форм колебания фюзеляжа, крыла, стабилизатора и других элементов конструкции планера), взаимодействие некоторых из них с возмущающим воздействием силовой установки приводит к генерированию в кабинах самолетов дискретных низкочастотных составляющих шума высокого уровня. Ожидаемый уровень структурного шума (от вибрационного воздействия двигателей) в гермокабине существенно возрастает в низкочастотной части спектра на 30–40 дБ. При выборе виброзащиты гермокабины самолета на первое место выходят средства снижения виброактивности двигателей и передачи вибраций по конструкции, где наиболее эффективным представляется встраивание блоков виброизоляции в узлы крепления двигателей. Решение проблем структурного шума двигателей нового поколения требует создания нового поколения крепления (с встроенными низкочастотными блоками виброизоляции), разработанного с учетом реальных динамических характеристик конструкции планера самолета и корпусов двигателей нового поколения.

Беспалов М.С., Оселедец Е.Ю., Шабанов А.С. «Учет диаграммы направленности при расчетах зон шумового воздействия от воздушных судов» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 255 (2023)

При моделировании звуковых полей от пролета воздушных судов одной из задач является оценка влияния учета различных факторов на порядок величины погрешности расчета уровня звука. В частности, при расчетах контуров равного шума от пролета самолетов одним из факторов, влияющих на форму контуров, является диаграмма направленности звука. Самолет имеет достаточно сложную диаграмму направленности, поскольку источниками шума являются как двигатели, так и корпус самолета. Проведен расчет уровня звукового давления на уровне 2 м над поверхностью земли при пролете самолета на высоте 900 м при различных расстояниях от проекции траектории пролета воздушного судна до расчетной точки. Расчет проведен по методике ГОСТ31295.2-2005 г. Использована двумерная диаграмма направленности из методики ИКАО INTEGRATED NOISE MODEL. При двумерной диаграмме направленности на проекции траектории наблюдается локальное уменьшение уровня звука. Проведен также расчет в предположении, что турбулентная струя за соплом двигателя рассеивает звуковую волну в вертикальной плоскости как в горизонтальной и трехмерная диаграмма направленности симметрична относительно траектории движения источника. При этом предположении, как и следовало ожидать, уменьшения максимального уровня звука не наблюдается. При использовании диаграммы направленности, представленной в Рекомендациях НИИСФ, при том же предположении о симметричности ДН относительно вектора движения самолета получается два максимума шума при пролете ВС, поскольку использованная диаграмма направленности также имеет два максимума по двум направлениям. Следует отметить, что наличие двух максимумов уровня шума отмечается при пролете ВС в Приложении 16 к Конвенции о международной гражданской авиации. На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что диаграмма направленности шумового излучения самолетов является заметным фактором, влияющим на конфигурацию территорий, ограниченных изолиниями равного авиационного шума.

Картышев О.А. «Рекомендации по регулированию зонирования приаэродромной территории и ограничений размещения на ней объектов застройки из условий воздействия авиационного шума» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 259-260 (2023)

Масштабы воздействия АШ на население, проживающее вблизи аэропортов, существенным образом зависят от структуры парка эксплуатируемых ВС и интенсивности их полетов, удаления аэропортов и маршрутов полетов от территорий населенных мест. Действующая «Методика установления седьмой подзоны приаэродромной территории, расчета и оценки рисков для здоровья человека», в том числе предназначена для: обоснования границ седьмой подзоны приаэродромной территории аэродромов гражданской авиации; осуществлении градостроительной деятельности, направленной на снижение воздействия фактора АШ на среду обитания человека; обосновании предлагаемых ограничений использования объектов недвижимости и осуществления деятельности в границах седьмой подзоны с учетом оценки рисков для здоровья человека. Здесь проявилось, возможно, самое главное существующей в настоящее время противоречие в оценке АШ при функциональном зонировании ПТ, когда предписывается одновременное применение санитарно-эпидемиологического нормирования АШ по критериям эквивалентных уровней звука (LА_экв) и по критериям средневзвешенных уровней звука (LА_дн) при оценке риска для здоровья человека. Одним из возможных решений, предлагаемых автором, может быть приведение указанных выше гигиенических критериев оценки АШ к одному гармонизированному с международным опытом критерию средневзвешенному уровню звука за исследуемый период воздействия (LА_дн), являющегося производной от эквивалентного уровня по оценочным уровням в различные периоды одних суток (месяца, года).