ВЕРТОЛЁТ 1999 02

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 членов экипажа относительно интенсивности звукового поля на пассажирских 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.

Рис. 5. Допустимые УПР в зависимости от расстояния l между пассажирами при различной силе голоса (1каб — длина кабины вертолета)

Из анализа амплитудно-частотных характеристик основных источников шума и параметров шума в кабине вертолета Ми-2, а также в ближнем акустическом поле на стоянке следует, что в настоящее время задача снижения шума легких вертолетов актуальна и требует комплексного решения. Очевидно, что оптимальным условием для создания малошумного вертолета является учет акустических характеристик основных источников и ожидаемого шума на стадии проектирования и конструкторской проработки. Снижать шум в вертолете, который находится в серийном производстве, сложнее и дороже. Снижение шума вертолета в процессе переоборудования также потребует определенных материальных затрат.

Обобщая результаты проведенных исследований, можно подчеркнуть, что комплексную задачу снижения шума для вертолетов легкого класса необходимо решать по следующим направлениям:

1) снижение влияния шума струи выходящих газов двигателей на формирование акустического поля в кабинах вертолетов и ближнем акустическом поле;