Вертолёт 1999 02

В последнее время резко возрос интерес к использованию легких вертолетов в народном хозяйстве. Более экономичные по сравнению с вертолетами среднего класса, они с успехом используются при перевозке грузов и пассажиров, выполнении патрульных, санитарных и спасательных работ. В связи с этим фирмами- производителями разрабатываются планы производства новых машин этого класса и модернизации уже находящихся в эксплуатации.

Большую часть имеющегося парка легких вертолетов составляют Ми-2, принадлежащие некогда Министерству обороны. Их переоборудование в гражданских целях, потенциальная возможность размещения на борту пассажиров сопряжены с необходимостью соблюдения жестких санитарных норм допустимого воздействия шума на человека в замкнутом пространстве кабины вертолета. В связи с этим представляют определенный интерес работы Научно-исследовательской акустической лаборатории (НИАЛ) им. А.С. Фигурова при Казанском филиале военно-артиллерийского университета, одним из направлений исследований которой является экспериментальное определение акустических полей средних и легких вертолетов, а также разработка мероприятий по снижению шума.

Сотрудники НИАЛ при содействии казанских вертолетостроителей и Казанского авиапредприятия провели серию наземных и летных акустических испытаний, в ходе которых были определены интегральные уровни звукового давления и амплитудные спектры, генерируемые основными источниками шума вертолетов в различных точках звукового поля. Богатейший экспериментальный материал, накопленный в ходе исследований, позволяет оценить характер акустических полей легких и средних вертолетов и определить вклад каждого источника шума винтокрылой машины в формирование суммарного звукового поля в различных его точках как внутри пассажирской кабины, так и вблизи вертолета.

Особого внимания, на наш взгляд, заслуживают исследования акустических полей легких вертолетов, анализ которых на примере Ми-2 представляется читателям.

Амплитудные спектры шума в кабине Ми-2 в диапазоне частот от 0 до 2500 Гц показаны на рис. 1, 2, 3. Было установлено, что акустическое поле легкого вертолета в диапазоне частот 0-100 Гц (см. рис. 1) определяется шумом, создаваемым лопастями несущего винта (НВ), и шумом струи выходящих газов двигателей силовой установки. При этом значения амплитуд уровня звукового давления на частотах 50-100 Гц соответствуют шуму струи выходящих газов двигателей. Частота аэродинамического шума лопастей НВ зависит от скорости вращения винта. Максимальная амплитуда шума находится в инфразвуковом диапазоне, принадлежит первой гармонике и на рис. 1 соответствует пику на частоте около 12 Гц.

В области частот до 500 Гц (см. рис. 2) характер акустического поля в кабине вертолета определяется, в основном, шумом струи выходящих газов двигателей, имеющим максимальные значения уровней звукового давления на частотах до 350 Гц. Внутренний механический шум двигателей, возникающий при вращении рабочих колес ротора и турбины компрессора, а также шум, генерируемый свободной турбиной, зависит от количества лопаток каждой ступени и находится в области спектра более 350 Гц. Источником внутреннего шума являются также камеры сгорания. Внутренние источники шума экранированы навесными агрегатами, капотами и обшивкой планера вертолета, поэтому не оказывают существенного влияния на формирование ближнего акустического поля.

В области амплитудного спектра до 2500 Гц (см. рис. 3) характер акустического поля в кабине вертолета формируется механическим шумом, создаваемым главным редуктором, с максимальным значением амплитуды на частоте около 2300 Гц. Частоты дискретных составляющих механического шума главного редуктора соответствуют частоте соприкосновения зубьев шестерен редуктора. Для вертолета Ми-2 (см. табл.1) уровень звукового давления в октавной полосе со среднегеометрической частотой 2000 Гц на 34 дБ превышает допустимые значения. В результате проведенных исследований было определено, что в кабинах легких вертолетов значения уровней звукового давления механического шума главного редуктора превышают аналогичные показатели в кабинах средних вертолетов и достигают 110 дБ, а влияние шума редуктора на формирование акустического поля в кабине вертолета расширено.

Рис. 1. Спектр шума в кабине легкого вертолета в диапазоне частот до 100 Гц

Рис. 2. Спектр шума в кабине легкого вертолета в диапазоне частот до 500 Гц

Рис. 3. Спектр шума в кабине легкого вертолета в диапазоне частот до 2500 Гц

Рис. 4. Превышение уровней звукового давления в кабинах экипажа и пассажирских кабинах легких и средних вертолетов относительно допустимого уровня по ГОСТ 12.1.003-83