Вплив параметрів співвісного гвинтовентилятора на акустичну емісію

Abstract

Турбогвинтовентиляторні двигуни мають високу економічність при дозвукових швидкостях польоту, однак одна із актуальних проблем цих двигунів – високий рівень шуму співвісного гвинтовентилятора. Багатьма дослідниками було доведено, що па- раметри однорядних гвинтів мають суттєвий вплив на акустичну емісію. Показано, що змінюючи форму лопатей, діаметр, частоту обертання, кількість лопатей можна забезпечити зменшення акустичної емісії однорядних гвинтів. Однак для співвісних гвинтовентиляторів ці питання залишаються до кінця не дослідженими. Метою ро- боти є оцінка впливу кількості лопатей на акустичну емісію співвісного гвинтовен- тилятора. У роботі проведено дослідження зміни рівня акустичного тиску чотирьох модифікованих гвинтовентиляторів. Потужність гвинтовентиляторів є незмінною. Кількість лопатей першого ряду гвинтовентилятора збільшено від 8 до 10 ...12, другого – від 6 до 8...12. Частоту обертання зменшено на 7,17 ...12,5%, відношення діаметрів другого і першого рядів співвісного гвинтовентилятора зменшено до 0,987 ...0,942. Дослідження виконано за допомогою чисельного експерименту. Для замикання осеред- нених за Рейнольдсом рівнянь Нав'є-Стокса використовувалась модель турбулентності SST Gamma Theta Transitional. Розрахункова структурована гексаедральна сітка з адаптацією пограничного шару складалась з 20 млн. комірок. Газодинамічний розраху- нок течії показав, збільшення кількості лопатей першого ряду з 8 до 12 приводить до зменшення рівня нерівномірності потоку на вході в другий ряд гвинтовентилятора, що позитивно впливає на аеродинамічні джерела утворення шуму. Отримані результати свідчать, що розрахований модифікований варіант співвісного гвинтовентилятора, що має 12 лопатей першого ряду та 12 лопатей другого ряду, частоту обертання 743,76 об/хв., відношення діаметрів другого і першого рядів співвісного гвинтовенти- лятора 0,942 дозволяє покращити акустичні характеристики гвинтовентилятора в джерелі на 4 дБ відносно базового варіанту, що в свою чергу впливає на шум силової установки і літака. При цьому тягові характеристики гвинтовентилятора залишаються незмінними.