СЕМИНАР ПО МЕХАНИКЕ СПЛОШНЫХ СРЕД

В среду, 7 октября 2020 г., в 12.00 состоится очередное заседание семинара по механике сплошных сред под руководством А.Г. Куликовского, В.П. Карликова, О.Э. Мельника и А.Н. Осипцова. Семинар пройдет в режиме видеоконференции в системе Zoom (Идентификатор конференции: 923 4866 0713; Код доступа: seminar)

Бычков Олег Павлович

МФТИ, ЦАГИ, Москва

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ УСИЛЕНИЯ ШУМА ЗА СЧЕТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТРУИ И КРЫЛА САМОЛЕТА

Одним из основных источников шума самолета на местности, особенно на режиме взлета и набора высоты, является силовая установка, которую в свою очередь можно подразделить как на шум вентилятора, так и на шум истекающей из сопла двигателя турбулентной реактивной струи. Последний источник шума в силу своего доминирования остается одним из основных предметов исследования, начиная с основополагающей работы Лайтхилла. Тем не менее, использование современных турбореактивных двигателей повышенной степени двухконтурности позволило существенно снизить вклад данного источника шума, в первую очередь за счет снижения скорости истечения струи. Однако повышенный диаметр таких двигателей вместе с необходимостью проведения аэродинамической оптимизации также приводит к тому, что силовая установка становится более интегрированной в планер, что сопровождается появлением новых источников шума взаимодействия, влиянием которых нельзя пренебрегать.

Одним из таких источников шума является так называемый шум взаимодействия струи и крыла самолета. Экспериментально было показано, что наличие отклонённого закрылка вблизи струи приводит к усилению излучаемого изолированной струей шума в низкочастотной области на величины порядка 7-10 дБ.

Целью диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное исследование механизмов усиления шума струи и крыла самолета и последующая разработка надежной модели, предсказывающей качественно и количественно основные характеристики исследуемого эффекта. Для достижения поставленной цели в работе поставлена и решена методом Винера-Хопфа двумерная модельная задача (волновые конвективные уравнения с разрывными граничными условиями), что позволило продемонстрировать физический механизм, отвечающий за усиление шума, заключающийся в переходе гидродинамических пульсаций ближнего поля струи в акустические пульсации дальнего поля в виду рассеивания на задней кромке полуплоскости волн неустойчивости Кельвина-Гельмгольца. Также была поставлена и решена трехмерная модельная задача о моделировании ближнего поля струи и его последующем рассеянии на жесткой полуплоскости, что позволило построить аналитическую модель низкочастотного шума взаимодействия. Для экспериментального исследования и набора валидационной базы в заглушенной камере АК-2 ЦАГИ производился ряд экспериментальных исследований для различных конфигураций струя-рассеивающая поверхность. Последующая валидация разработанной модели продемонстрировала ее способность предсказывать основные характеристики шума взаимодействия при известной информации о ближнем поле струи как в случае упрощенной конфигурации «струя-пластина», так и в случае приближенной к реалистичной конфигурации «двухконтурная струя вблизи модели крыла с отклоняющейся механизацией».