Глушители шума выхлопа двигателя

Применяемые системы глушения шума струи могут быть разделены на два класса — пассивные и активные. Принцип ра­боты пассивных глушителей основывается на затухании звуко­вых волн в поглощающем материале в основном вследствие вяз­кого трения при движении воздуха в порах материала. При этом глушитель играет пассивную роль: он снижает образовавшийся шум, не воздействуя на процесс его возникновения. Активные глушители оказывают воздействие на процесс шумообразования струи: Принцип работы этих глушителей основывается на исполь­зовании эффекта уменьшения шума струи за счет уменьшения масштаба турбулентности, снижения скорости струи и поглоще­ния звуковой энергии звукопоглощающей облицовкой. Они наи­более перспективны, имеют меньшие массу и габариты. Однако при проектировании таких глушителей встречается ряд трудно­стей. Если при создании пассивных глушителей необходимо знать главным образом законы распространения звуковых волн в эле­ментах глушителя, так как источник обычно бывает задан, то при создании активных глушителей необходимо знать трансфор­мацию звуковых источников, изменяющих свой спектр при взаи­модействии элементов глушителя со струей. Если частотная характеристика пассивного глушителя практически постоянна, то для активного глушителя она зависит от режима истечения, условий стыковки глушителя с выхлопным соплом двигателя и др. Кроме того, как правило, элементы активного воздействия становятся сами источниками дополнительного вихревого высоко­частотного шума, возникающего при обтекании их газом с боль­шими скоростями. Однако элементы активного воздействия широко применяются, так как они позволяют обеспечить значительное снижение энергии низкочастотных составляющих шума.

Активные глушители струи подобны самолетным насадкам. Снижение шума струи в аэродромных глушителях этого типа достигается изме­нением турбулентной структуры путем установки поперек струи сетчатых экранов, решеток или насадков, имеющих выхлопные отверстия с существенно меньшим диаметром, чем исходное сопло.

Рис. 45. Блок многоструйных глушителей для двигателей с тягой 12 тс.

На (рис.45) приведен блок глушителей, который приме­няется для самолета УС- 10. В глушителе используется эффект Разбиения струи большого диаметра на множество струек мень­шего диаметра с одновременным снижением скорости струи с помощью диффузора. Глушитель обеспечивает снижение энер­гии низкочастотного шума на величину порядка 20 дБ, в области высоких частот на 10 дБ. Он выполнен в передвижном варианте. Однако подобные глушители вызывают значительные потери давления на выхлопе двигателя, вследствие чего они не нашли широкого применения.

Трубчатые диффузорные глушители — наиболее перспектив­ные; они сочетают в себе принцип активного воздействия на про­цесс шумообразования с одновременным снижением скорости потока и дополнительным уменьшением шума благодаря приме­нению звукопоглощающей облицовки (рис.46).

Рис. 46. Схема трубчатого диффузорного глушителя:

1—эжектор; 2—диффузор; 3 — выхлопная секция; 4 — звукопоглощающаяоблицовка; 5 — турбулизатор; 6 — выравнивающие сетки; 7—звукопогло­щающие элементы.

Глушитель этого типа состоит из эжектора, диффузора и выхлопной секции, облицованных изнутри звукопоглощающим материалом. Для активного воздействия на процесс шумообразования в глушителе установлен турбулизатор. В качестве турбулизатора используются плоские решетки, перфорированные насадки кони­ческой или цилиндрической формы. Турбулизатор, активно уменьшая долю низкочастотных составляющих шума, незначи­тельно увеличивает высокочастотные составляющие, которые весьма эффективно затухают в звукопоглощающей облицовке глушителя.

В диффузоре для безотрывного растекания потока устанав­ливаются выравнивающие сетки. В выхлопной секций для уве­личения эффективности затухания применяют звукопоглощаю­щие вставки, выполненные обычно в виде перфорированных кольцевых элементов со звукопоглощающим слоем или перфо­рированных трубок, обернутых звукопоглощающим материалом. Звукопоглощающий материал защищен от выдувания перфори­рованным листом и слоями из металлической сетки и стекло­ткани.

Глушители подобного типа обеспечивают снижение шума на 30 дБ в области максимального излучения и применяются также для форсажных режимов работы двигателей. Однако на этих режимах для снижения температуры газов с целью сохранения прочности конструкции обычно производится впрыск воды.

Одним из основных источников шума в ближнем поле является участок струи в зазоре между двигателем и глушите­лем, с увеличением которого излучение резко возрастает (рис.47).

Рис.47. Увеличение шума в точке наблюдения расположенной вблизи двигателя в плоскости среза сопла в зависимости от величины зазора x между двигателем и глушителем.

Для снижения шума из зазора создают специальные устройства, которые образуют кольцевое пространство для уве­личения потока вторичного воздуха с целью охлаждения фюзе­ляжа обшивки гондолы двигателя. В системе с высокой акусти­ческой эффективностью применяют более сложные устройства —пластинчатые глушители шума.