популярно о природе звука

Шум самолётов

Несмотря на значительные трудности, конструкторы самолетных реактивных двигателей проделали большую Шум самолётовработу по уменьшению шума двигателей. При этом нужно отметить, что число, размеры и мощность последних существенно выросли. С самых первых дней появления реактивных двигателей конструкторы занимались вопросами уменьшения шума реактивной струи. Как мы уже говорили, шум двигателей можно уменьшить, либо снижая скорость струи с помощью обводных каналов для воздушных потоков, либо используя вмонтированные в сопло глушители с целью как можно быстрее затормозить струю движущегося воздуха после ее выхода из сопла.

В двигателях без глушителей центральная часть струи отработанных газов уходит на значительное расстояние от двигателя, постепенно замедляясь турбулентной смесью вихрей отработанных газов и воздуха. Именно эта область турбулентной смеси воздуха и отработанных газов порождает шум. Причем, чем она больше по размерам, тем крупнее образуются вихри и шум струи становится более мощным и низкочастотным. Назначение глушителя состоит в том, чтобы ускорить смешение отработанных газов с воздухом непосредственно вблизи выпускного сопла, следовательно, затормозить струю газов как можно раньше и предотвратить образование протяженной турбулентной зоны. Один из типов глушителей представляет собой просто гофрированное сопло. Такие гофрированные сопла поставлены на самолеты «Комета», «Каравелла» и «Трайдент». Они позволяют при максимальных оборотах двигателя уменьшить шум на 5 дБ.

Но какие бы усовершенствования мы ни применяли для снижения шума все они уменьшают силу тяги двигателя. Так, глушители, установленные на «Боинге-707» и снижающие шум на 10 дБ, вызывают падение мощности на 1%. Одной из попыток решить эту проблему является создание двигателей фирмой Роллс-Ройс для самолета «Конкорд», где потеря силы тяги в крейсерском режиме экономически недопустима. У этих двигателей имеются убирающиеся закрылки. Для уменьшения шума при взлете их опускают в струю отработанных газов, а при полете убирают.

Установка глушителей, несомненно, увеличивает стоимость полета лайнера. Но в то же время глушители, пожалуй, являются единственным приспособлением, которое не вредит ни безопасности, ни комфорту пассажиров. Среди владельцев авиакомпаний такая постановка вопроса вызвала некоторое неудовольствие. Однако общественное мнение в состоянии доказать необходимость применения таких глушителей. В странах с развитой авиапромышленностью на каждый самолет теперь выдается паспорт, где записаны шумовые характеристики самолета. Такое решение было принято на Первой международной конференции по проблемам шума самолетов, созванной на уровне правительств в 1966 году в Лондоне. С некоторыми оговорками можно сказать, что в настоящее время всем новым самолетам паспорт шумовых характеристик столь же необходим, как и паспорт пригодности к полету.

В обычных современных турбовентиляторных двигателях с обводными каналами имеется многоступенчатый вентилятор с несколькими рядами турбинных лопаток, расположенных непосредственно за направляющими лопатками входного отверстия. Английские инженеры подсчитали, что при отношении потоков воздуха по обводному и прямому каналам, равном 3:1 или 4:1, можно использовать вентилятор с одним рядом лопаток. Далее, сделав смелый шаг - убрав лопатки, поставленные во входном отверстии,- инженеры пришли к новой схеме двигателя, известного теперь как двигатель РБ-211.

Его уникальная конструкция с тремя соосными валами позволяет при любой данной тяге сводить к минимуму шум вентилятора турбины и реактивной струн.

Основное достоинство такого трехвального двигателя в том, что одновременно удалось понизить как шум вентилятора, так и турбин. Компрессор двигателя состоит из трех блоков: одноступенчатого вентилятора, промежуточного компрессора и компрессора высокого давления. Эти блоки посажены на передних торцах трех независимых валов, тогда как на задних торцах последних насажены одноступенчатые турбины. При такой конструкции двигателя можно регулировать шум вентилятора, турбины и струи отработавших газов, в результате достигается минимальный уровень шума при полете самолета с любой данной силой тяги.

Основными конкурентами двигателя РБ-211 в США являются турбовентиляторные двигатели нового поколения, имеющие высокое отношение потоков воздуха по обводному и центральному каналам. Но этим двигателям еще не хватает многих достоинств, присущих двигателям фирмы «Роллс-Ройс».

До сих пор, рассматривая вопросы контроля уровня шума, мы говорили о снижении шума самого источника. Безусловно, это основной метод борьбы с шумом. Однако для уменьшения воздействия шума самолетов на людей можно применять и более простые меры. Одна из них - выполнение определенных правил взлета и посадки. В предыдущей главе отмечалось, что летчик в состоянии уменьшить раздражающее воздействие на людей шума взлетающего самолета, если он будет по возможности быстрее поднимать машину вверх при полной нагрузке двигателей, а затем эту нагрузку уменьшать. Проблема снижения шума самолета, идущего на посадку, значительно трудней. Согласно международным правилам, самолет должен делать посадку при угле планирования 3°. Установлено, что если бы удалось увеличить этот угол вдвое и создать самолеты, способные садиться под таким увеличенным углом, то шум можно было бы понизить на 6-8 дБ.

Администрация некоторых аэропортов в целях снижения шума пытается использовать местоположение аэропортов - самолетам предписывается летать над водой. Выполнение этого предписания часто сопряжено с большими трудностями как для летчиков, так и для пассажиров, поэтому оно не пользуется успехом. Однако соблюдение его, безусловно, целесообразно, так как в таком случае самолеты совершают взлет и посадку, минуя крупные населенные пункты.