Знак вопроса 2002 № 04

Баландин Рудольф Константинович

Так что, получается, расхожий журналистский анекдот: «Если собака укусила человека — это не сенсация. А вот если человек укусил собаку…» — на практике имеет место куда чаще, чем можно предположить поначалу.

ГРОМ СРЕДИ ЯСНОГО НЕБА

Весной этого года вдруг начались разговоры о том, что наши самолеты не хотят пускать во многие аэропорты Европы и Америки из-за сильного шума, производимого ими при взлете и посадке. Неужто зарубежные самолеты тише наших? Не сказывается

ли здесь просто желание выжить конкурента с выгодных авиалиний? Сергей Конюшенко, Саратовская область

Послушать иных наших специалистов, так для них введение с 1 апреля 2002 года Евросоюзом, к которому присоединились Япония и Израиль, санкций против «шумных» самолетов, стало громом среди ясного неба. Между тем, ситуация зрела с начала 90-х годов прошлого века. Наших авиаперевозчиков и авиастроителей не раз предупреждали, что шлагбаум в конце концов опустится. И соответствующие постановления Международной организации по обеспечению безопасности авиаперевозок (ИКАО) наши представители тоже читали и подписывали.

На что надеялись? Наверное, на знаменитый российский «авось». Ведь и в нынешнем году, после всех скандалов, нам все-таки в очередной раз пошли навстречу и позволили провозить пассажиров на «шумных» самолетах в те аэропорты, которые расположены подальше от того или иного крупного города.

Так что же, можно полагать, что гроза миновала? Отнюдь. Через четыре года во всем мире будут введены еще более жесткие требования к авиационной технике. И западные концерны, еще 10–12 лет назад вложившие огромные средства в создание малошумных двигателей, к этому готовы.

Ну а наши?

Когда на очередной международной выставке я спросил создателей нашего новейшего реактивного двигателя с изменяемым вектором тяги о том, укладывается ли их детище в нормы по шуму, они только переглянулись: «Да мы и измерений таких не производили. Ведь это военная техника»…

Но ведь давно известно: лучшие военные достижения во всем мире тут же конверсируются в гражданскую промышленность. Не секрет, что, к примеру, первый пассажирский реактивный самолет Ту-102 — это переделанный бомбардировщик Ту-16.

Или наши специалисты попросту не знают, как создавать «тихие» двигатели?

Все они знают. И давным-давно. Их еще в институтах учат, что рев реактивного самолета достигает 140 дБ — лишь ракетные двигатели шумят сильнее. Снизить шум реактивных самолетов можно по-разному. Прежде всего, конечно, авиационные двигатели, как и обычные моторы, снабжают разного рода глушителями, прикрывают самые шумные агрегаты кожухами из материалов, поглощающих шум.

Глушители ставят и в диффузоре и в сопле, меняя структуру потока, причем борьба идет буквально за каждый децибел. Девятитрубчатый глушитель, скажем, в среднем «срезает» 5,5 дБ. Хороший результат (10 дБ) дали звукопоглощающие покрытия стенок воздухозаборника и выходного патрубка вентилятора.

Все было бы хорошо, кабы не общеизвестный порок глушителей — они уменьшают мощность

двигателя. Мало того, что шум заметно «съедает» энергию реактивной струи, за «укрощение» его приходится расплачиваться немалой долей тяги.

Поэтому лучше всего с самого начала проектировать «тихие» двигатели — многоконтурные (в частности, двухконтурные). По удельной мощности они почти вдвое превосходят обычные одноконтурные. А происходит это вот почему. Вместо одного компрессора — самого «говорливого» агрегата в двигателе — поставлены два, дающие в итоге ту же степень сжатия воздуха. Но режимы их работы подобраны так, чтобы шумы от этих механизмов компенсировали друг друга.

Подобная картина с самими двигателями: один ревет сильнее, чем два с такой же суммарной мощностью. Поэтому авиаконструкторы стараются ставить большее число силовых установок. Оно и выгоднее — полет безопаснее, аэродинамика самолета намного лучше.

А иногда поступают и того проще — корпус двигателя закрепляют над крыльями, чтобы прикрыть землю от звука мотора.

Известны ученым и инженерам и самые радикальные способы избавления от шума. Ведь, помимо всего прочего, вибрации, создаваемые ревущими моторами, не проходят безнаказанно и для самого самолета. Дело в том, что звуковые колебания могут совпасть по частоте с собственными колебаниями обшивки фюзеляжа и крыла.

Из-за резонанса в стыках и креплениях возникают усталостные трещины, которые нередко приводят к катастрофе. Кроме того, вибрация оборудования и приборов нарушает их нормальную работу.

Это явление — «акустическая нагрузка» — изучается уже более четверти века. И кое-что инженеры уже придумали. Так, например, исследователи установили: пластмассы, а тем более композиты более стойки к повторной «шумовой атаке», чем алюминиевые сплавы. Трещины на них, если и возникнут, распространяются с малой скоростью.

Поэтому ныне все большее количество деталей и узлов современных самолетов делают не из металла, а из стекловолокна и других композитных материалов. Говорят, в скором времени даже двигатели начнут делать не из жаропрочных сплавов, а из керамики.

Заодно исследователи выяснили, что «больной», неисправный узел издает иные звуки, нежели «здоровый». Это привело к развитию акустической дефектоскопии. Неисправные детали находят «на слух» прямо в работающем агрегате. Два микрофона заменяют фонендоскоп, а прибор, автоматически записывающий подозрительные шумы, — ухо «врача».

Причем во многих случаях место даже самого опытного «слухача» все чаще начинает занимать компьютер. ЭВМ, в частности, начинают использоваться для анализа и изучения сложных акустических явлений, в частности, для исследования шума, создаваемого вертолетами, воздушными винтами и двигателями самолетов.

С помощью ЭВМ рассчитываются уравнения, описывающие взаимодействие во времени акустического поля и потока газов в камерах сгорания. Компьютеры используются для моделирования шума вертолетов и воздушных винтов, аэродинамического взаимодействия завихрений на крыле и возникающего акустического поля.