Двигатели газотурбинные и силовые установки. Акустические характеристики и методы их измерения

УДК 621.438:534.836.2.08.629.7

ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

ДВИГАТЕЛИ ГАЗОТУРБИННЫЕ

И СИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ

Акустические характеристики
и методы их измерения
ОКП 75 3000

Стандарт устанавливает условия и методы измерений шума, необходимый объем и режимы испытаний, измеряемые характеристики шума, требования к стендам и измерительной аппаратуре, способы обработки и представления полученных результа­тов при различных акустических испытаниях двигателей и силовых установок.
Стандарт соответствует международному стандарту ИСО 389 1-78 в части, касающейся методов определения коэффициентов ослабления шума в атмосфере.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Испытания проводятся для:
• подтверждения заявленных данных по шуму двигателя;
• оценки шума самолета с испытуемыми двигателями в контрольных точках (на основе матриц шума, полученных в дальнем звуковом поле),
• оптимизации параметров и конструкции двигателя с целью снижения шума;
• отработки средств снижения шума силовой установки;
• разработки методов снижения шума двигателя для обеспечения научного задела;
• определения акустических нагрузок на элементы конструкции двигателя и самолета;
• получения акустического свидетельства на двигатель.
1.2. Акустическое свидетельство на двигатель - документ, содержащий его акус­тические характеристики, полученные при типовых стендовых испытаниях и не свя­занные с возможным использованием данного двигателя на конкретном самолете.
Данные акустического свидетельства на двигатель используются:
• при расчетных исследованиях акустических характеристик различных проек­тируемых самолетов с данным двигателем;
• для оценки возможности применения двигателя в народном хозяйстве (в судостроении, в гражданской авиации при обслуживании аэропортов и т.д.);
• при разработке систем шумоглушения испытательных боксов.
1.3. Акустические характеристики определяются при типовых испытаниях одного двигателя и распространяются на все двигатели данного типа, имеющие характеристики, соответствующие техническим условиям на двигатель.
1.4. Двигатели, предназначенные для определения акустического свидетельства на двигатель и имеющие осевой вход, испытываются с типовым воздухозаборником, представляющим собой канал длиной L не более двух диаметров входного се­чения двигателя и имеющим плавно закругленные входные кромки. Схема воздухо­заборника приведена на черт* 1.

двигателем, конструктивных отличий, а также отличий в проходных сечени­ях и обводах воздухозаборника и реактивных сопел силовой установки, в раз­мещении и свойствах акустических поглощающих покрытий, в программах работы автоматики силовой установки, а также в других ее элементах, способных замет­но исказить шумовые характеристики.
1.8. Для измерения параметров двигателя должны быть установлены датчики, номенклатура, расположение и характеристики которых указаны в технических требованиях на каждый испытуемый двигатель.
1.9. Если двигатели выпускаются в двух модификациях - без устройства ре­версивной тяги или с таким устройством, акустическое свидетельство на двигатель составляется на двигатель, имеющий устройство реверсивной тяги.
1.10. Испытание двигателей, имеющих свободные турбины, проводится нагруз­кой свободной турбины с помощью гидравлического или пневматического тормоза. Тормоз не должен вносить искажений в поток на входе в двигатель и выходе из него, а также заметно искажать шумовые характеристики двигателя.

2. ТРЕБОВАНИЯ К СТЕНДУ И КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ

АППАРАТУРЕ

2.1. Требования к стенду
2.1.1. Основным методом определения акустических характеристик двигателей является метод измерений в дальнем звуковом поле на открытых двигательных стендах.
2.1.2. Измерительная площадка открытого стенда радиусом не менее 300 м (для малоразмерных двигателей не менее 60 м) должна быть ровной и свободной от зданий и различных препятствий, не связанных непосредственно со стендом и способных внести заметные искажения в звуковое поле в местах измерения шума двигателя. Двигатель устанавливается в середине измерительной площадки.
2.1.3. Поверхность земли, ограниченная осью двигателя и измерительным поясом, должна иметь твердое покрытие с коэффициентом звукопоглощения не бо­лее 0,05 (бетон, асфальт).
2.1.4. Размещение служебных построек допускается не ближе 25 м от дви­гателя и только со стороны, противоположной полуокружности измерительного пояса. Высота служебных построек не должна превышать высоту расположения оси двигателя над поверхностью стенда.
Обращенные в сторону измерительного пояса внешние поверхности стен служебных построек, расположенных на расстоянии до 50 м от линии ос
и
2.1.5.
двигателя, должны быть облицованы звукопоглощающим материалом, обеспечиваю­щим в диапазоне частот измерений коэффициент звукопоглощения не менее 0,75.
Допускается не подвергать облицовке звукопоглощающим материалом внешние поверхности стен служебных построек, если полная высота стен меньше высоты расположения оси двигателя на величину двух диаметров двигателя.
2.1.6. Пригодность стендов для определения акустических характеристик оп­ределяется по результатам проведения ведомственных испытаний (аттестации) или государственных испытаний (аттестации) с выдачей соответствующего свидетельства.
2.1.7. Высота расположения оси двигателя над поверхностью стенда должна быть не менее 1,5 диаметров двигателя. Микрофоны должны быть установлены на двух высотах: на уровне оси двигателя и на расстоянии (0,5 + 0,1) м от по­верхности площадки стенда. При испытаниях малоразмерных двигателей микрофон должен устанавливаться на расстоянии 1,6 м от поверхности площадки стенда.
2.1.8. Стенд должен быть оборудован средствами, обеспечивающими измере­ние тяги двигателя, расхода топлива, частоты вращения каскадов турбокомпрес­сора, а также температуры, давления, влажности воздуха, скорости и направления ветра.
2.1.9. Влияние помех должно учитываться в диапазоне частот, указанном в п. 2.2.5. К помехам, в частности, относится шум вспомогательных узлов и ме­ханизмов стенда: генераторов, гидравлических тормозов. Шум агрегатов двигателя включается в измеряемый шум двигателя.
Если в процессе измерений акустических характеристик двигателя разность между измеренным уровнем звукового давления и уровнем звукового давления фона в данной полосе частот хотя бы кратковременно может стать меньше 6 дБ или если эта разность, находясь в пределах 64 10 дБ, из-за колебаний уровня фона изменяется со временем более чем на + 2,5 дБ, проведение измерений не­допустимо.
2.2. Требования к контрольно-измерительной аппаратуре
2.2.1. Для измерений уровней шума применяют акустическую аппаратуру, про­шедшую поверку и состоящую из микрофона, усилителя, магнитного регистратора, ана­лизатора, самописца и калибратора. Для измерений в нескольких точках рекомен­дуется применение многоканальной аппаратуры.
2.2.2. Допускается как проведение анализа в процессе эксперимента, так и последующая обработка магнитозаписи с помощью анализирующей аппаратуры.
2.2.3. При скорости ветра более 3 м/с необходимо использовать ветроза­щитный экран. Поправки на потери от ветрозащитного экрана (в зависимости от
частоты) учитываются при обработке данных. Допустимое значение поправки не должно превышать 0,4 дБ.
2.2.4. Микрофон должен иметь в диапазоне частот от 45 до 11200 Гц не­равномерность частотной характеристики "по давлению" +0,5 дБ.
2.2.5. Анализатор и самописец должны обеспечивать третьоктавный анализ среднеквадратичных уровней звукового давления со средними частотами от 50 4 до 10 Гц с погрешностью измерения +1 дБ. Время усреднения должно соответ­ствовать динамической характеристике "медленно". Динамический диапазон анализатора не менее 40 дБ.
2.2.6. При обработке магнитозаписи анализирующая аппаратура должна удов­летворять требованиям п. 2.2.5.
2.2.7. Неравномерность совместной частотной характеристики измерительной, регистрирующей аппаратуры в диапазоне частот от 45 до 11 200 Гц - не более +2 дБ.
2.2.8. Дополнительная погрешность измерения за счет неравномерности частот­ной характеристики, вносимой магнитным регистратором, не должна превышать +1 дБ.
2.2.9. Динамический диапазон магнитного регистратора не менее 40 дБ.
2.2.10. Акустический калибратор должен обеспечивать возможность подачи на микрофон постоянного уровня звукового давления с погрешностью измерения не более 0,2 дБ. Калибровка приборов должна производиться до и после проведе­ния измерений.
2.2.11. Суммаоная погрешность измерительного тракта без использования магнитного регистратора составляет +2 дБ, а с использованием магнитного реги­стратора - +2,5 дБ (без учета неравномерности амплитудно-частотной характерис­тики измерительного тракта).

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. После установки двигателя на стенде снимаются его контрольные ха­рактеристики: значение тяги и расход топлива по линии рабочих режимов. Снятие характеристик производится на установившихся режимах, соответствующих режимам, на которых измеряется шум. Допускается использовать мощностные характерис­тики двигателя, полученные при испытаниях на предприятии-изготовителе.
3.2. В результате измерений шума на каждом из режимов во всех контроль­ных точках должны быть получены следующие акустические характеристики:
• спектры шума в третьоктавных полосах частот;
суммарные уровни звукового давления
.
•
3.3. Измерение шума в дальнем звуковом поле производится на полуокруж­ности, расположенной сбоку от двигателя. В случае односторонней подвески двига­теля к силовой опоре, измерительная полуокружность располагается в стороне, противоположной расположению силовой опоры. При испытаниях малоразмерных двигателей с неосесимметричным воздухозаборным каналом измерения шума произ­водятся на полной окружности.
3.3.1. Центр измерительного пояса располагается в пределах вертикального цилиндра, основанием которого служит окружность с диаметром, равным диаметру двигателя, а ось совпадает с вертикалью, проведенной через ось двигателя в плос­кости входа в его первый лопаточный венец - рабочее колесо или входной направ­ляющий аппарат компрессора или вентилятора.
3.3.2. Радиус окружн