Вертолёт 1999 02
Шрифт:
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. 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
На рис. 4 показаны соотношения уровней звукового давления на рабочих местах членов экипажа и пассажирских местах в кабинах средних и легких вертолетов. Учитывая степень влияния основных источников шума на формирование звукового поля в кабине вертолета, можно отметить, что уровни звукового давления на рабочих местах членов экипажа легких и средних вертолетов зависят от компоновки двигателей силовой установки и наличия перегородок между экипажем и пассажирами. Перегородки, отделяющие кабину экипажа средних вертолетов от пассажирского салона, значительно снижают влияние основных источников шума на членов экипажа. На легких же вертолетах экипаж и пассажиры находятся в объединенной кабине, и если двигатели силовой установки вертолета расположены в средней части фюзеляжа, то уровни звукового давления на пассажиров и экипаж мало отличаются друг от друга.
Наличие объединенной кабины на легких вертолетах приводит к тому, что даже на рабочих местах членов экипажа, находящихся в 2 метрах от места расположения главного редуктора, уровни звукового давления достигают 108 дБ, что значительно превышает (см. табл. 1) допустимые значения. Продолжительное влияние такого шума на здоровье и работоспособность экипажа и, как следствие, на безопасность полетов — это тема отдельного исследования, не затрагиваемого в нашей статье. Применение же на вертолете обратной компоновки силовой установки, при которой двигатели расположены позади главного редуктора, существенно снижает интенсивность звукового поля на рабочих местах
Анализ акустических характеристик в кабине Ми-2 показал, что во всех контрольных точках замкнутого объема кабины уровни звукового давления (см. табл. 1), измеренные по шкале А шумомера, не соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.003-83.
Из табл. 1 хорошо видно, что в области частот с границами от 22,4 до 45 Гц (первая октава со среднегеометрической частотой 31,5 Гц) шум, создаваемый лопастями НВ, всего на 3 дБ превышает санитарно-допустимые нормы, в то время как шум, источником которого является струя выходящих газов двигателей (в октавах со среднегеометрическими частотами 125, 250 и 500 Гц), превышает санитарные нормы на 22–26 дБ. Особенно высоки уровни звукового давления в октавах с границами частот в диапазонах от 90 до 355 Гц и от 1400 до 2800 Гц. В этой области акустическое поле формируется шумом, источниками которого являются струя выходящих газов двигателей и главный редуктор. И лишь в октаве со среднегеометрической частотой 8000 Гц уровни звукового давления соответствуют норме.
В мире для оценки шума используется семейство кривых предельных спектров (ПС), рекомендованное Международной организацией по стандартизации. При построении ПС используется принцип «равной» громкости. Спектр шума, подлежащий нормированию, характеризуется номером ближайшего ПС, лежащего выше его, при этом различные шумы, оцениваемые одним и тем же предельным спектром, считаются одинаково раздражающими. В нашей стране допустимые уровни звукового давления в кабинах вертолетов и на рабочих местах членов экипажа определяются предельным спектром ПС-75 (ГОСТ 12.1.003-83 с изменениями 1993 г.).
В ходе анализа результатов исследований была проведена оценка интенсивности шума в кабинах легких вертолетов по возможности речевой связи между пассажирами. Речевая связь, как известно, определяется уровнем помех речи (УПР), уровнем громкости голоса говорящего и расстоянием между собеседниками. Как отмечено на рис. 5, суммарный уровень шума в салоне вертолета более чем на 30 дБ превышает УПР. При имеющихся параметрах шумового поля общение между пассажирами затруднено, так как они вынуждены говорить очень громко или кричать непосредственно на ухо собеседнику.
Особенностью формирования акустического поля в кабинах легких вертолетов является повышенное влияние аэродинамического шума лопастей НВ в области частот до 100 Гц и струи выходящих газов двигателей в области частот до 500 Гц. Исследования показали также значительное влияние на формирование акустического поля в кабинах легких вертолетов на частотах до 2500 Гц механического шума главного редуктора. В кабинах средних вертолетов это влияние оказалось значительно меньшим.
Уровни звукового давления, измеренные на стоянке средних и легких вертолетов при опробовании силовых установок, от 4 до 20 раз превышают уровни, допускаемые Авиационными правилами АП-36 и рекомендованные ICAO. Высокая интенсивность шума в ближнем акустическом поле легких и средних вертолетов существенно ограничивает допустимое время работы наземного обслуживающего персонала, регламентируемое действующими санитарными нормами. Наземный персонал, работая в таких условиях, должен обязательно использовать индивидуальные средства шумовой защиты. Интенсивность шума на стоянке во многом зависит от компоновки силовой установки машины. Если силовая установка расположена за главным редуктором, наибольшее значение имеют уровни звукового давления, измеренные в задней полусфере вертолетов.
Как показали исследования, шум, создаваемый рулевым винтом (РВ), в ближнем акустическом поле имеет достаточно высокие амплитудные значения. На шум в замкнутом объеме кабины РВ не оказывает существенного влияния, так как уровни звукового давления, генерируемые РВ на частотах до 100 Гц, на порядок ниже шума двигателей и шума лопастей НВ в этом диапазоне частот. В то же время в ближнем акустическом поле легкого вертолета РВ увеличивает суммарное значение уровней звукового давления в задней полусфере и является источником повышенного шума.