Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Интенсивное развитие авиационной техники, создание нового поколения пассажирских и транспортных самолетов потребовали решения ряда сложных научно-технических задач в области эксплуатации воздушного транспорта, безопасности воздушного транспорта, двигателестроения. Проблема обеспечения акустической безопасности, являющаяся частью общей проблемы безопасности воздушного транспорта, с каждым годом становится все более значимой в гражданской авиации. Акустические характеристики воздушных судов стали одним из показателей, определяющих их конкурентоспособность. Разработаны международные и отечественные стандарты, соблюдение которых является необходимым условием эксплуатации пассажирских самолетов. Очень важной практической задачей является проблема расчета акустических характеристик современных двигателей.
Реактивный двигатель является сложным источником шума, поскольку шум образуется во всех его узлах: компрессоре, камере сгорания, турбине, реактивном сопле и так далее. Значительным источником шума является вентилятор, достижение высоких акустических характеристик которого должно быть одной из первоочередных целей на всех этапах проектирования и эксплуатации воздушного судна.
Исходя из опыта эксплуатации воздушных судов, можно выделить два направления снижения шума вентилятора. Первое и основное из направлений - это установка звукопоглощающих конструкций. Это направление более простое, но и наиболее дорогое. Второе направление - это снижение шума в самом источнике. Это направление более наукоемкое и технологически сложное. Опыт эксплуатации воздушных судов и знание международных и отечественных требований по шуму позволяет выработать рекомендации по модернизации двигателей воздушных судов и достижение высоких акустических характеристик вентиляторов.
Целью диссертационной работы является выработка рекомендаций по модернизации двигателей воздушных судов и достижение высоких акустических характеристик вентиляторов на основе методики оценки акустических характеристик с учетом эксплутационных ограничений по шуму.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
Анализ проблем обеспечения акустической безопасности в гражданской авиации.
Исследование и разработка математических моделей акустических характеристик двигателей ВС.
Моделирование и оценка акустических характеристик вентиляторов двигателей ВС.
Разработка программного комплекса для анализа спектрального состава тонального шума лопаточных машин.
На защиту выносятся:
Математическая модель оценки акустических характеристик вентиляторов двигателей ВС,
Методика расчета акустических характеристик двигателей ВС,
Программно – методический комплекс для расчета акустических характеристик двигателей ВС,
Результаты экспериментального исследования методики.
Научная новизна работы состоит в том, что:
Разработана методика расчета акустических характеристик.
Разработан программный комплекс оценки акустических характеристик вентилятора.
Предложенная методика учитывает эксплутационные ограничения по шуму при модернизации двигателей ВС.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты, выраженные в рекомендациях по модернизации двигателей воздушных судов с учетом опыта эксплуатации, позволяют значительно расширить возможности модернизации и проектирования двигателей воздушных судов с высокими акустическими характеристиками. Рекомендации разрабатываются на основе методики расчета акустических характеристик вентиляторов авиационных двигателей. В условиях ужесточения норм ИКАО по шуму это позволит создавать более конкурентоспособные двигатели, разрабатываемые отечественной промышленностью.
Точность и достоверность полученных результатов обеспечивается корректным использованием математического аппарата, обоснованием принятых допущений и ограничений, экспериментальной проверкой результатов.
Апробация. Результаты выполненных исследований были изложены и получили положительную оценку на следующих научно – технических конференциях и семинарах:
Десятый Международный салон «Двигатели – 2008» в рамках проведения научно-технического Конгресса по двигателестроению «НТКД-2008».
Международный семинар ЦАГИ “Авиационная акустика” в 2007г. и в 2009г.
МНТК «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники, общества», Москва, МГТУГА, 2008г.
Научно – технические семинары ГосНИИ ГА, МГТУГА, ЦИАМ 2008 – 2010г.г.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы. Основная часть работы изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 34 таблицы, 6 схем, 10 графиков, список литературы, включающий 75 наименований.
