СПОСОБ ОЦЕНКИ ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ САЛОНА ПАССАЖИРСКОГО САМОЛЕТА Российский патент 2013 года по МПК G10K11/16 

Область техники

Изобретение относится к области акустики авиационной техники и может найти применение при летных испытаниях вновь создаваемых самолетов гражданской авиации в части оценки акустических условий пребывания пассажиров и членов экипажа.

Уровень техники

В реальных условиях полета все внешние источники шума затруднительно определить и измерить их характеристики. Как правило, выполняются измерения акустических характеристик внутри салона, которые в дальнейшем сравниваются с нормативными требованиями по акустическому комфорту конкретного типа самолета и по результатам сравнения дается оценка качества установленной на самолете звукоизоляции.

Известен способ оценки звукоизоляции помещения при помощи системы, заявленной в патенте на полезную модель RU 41863 U1. В системе используется источник тестового шумового сигнала, усилитель и соединенный с его выходом акустический излучатель. Средство измерения представляет собой измеритель уровня шума с встроенными октавными фильтрами на центральных частотах от 250 до 4000 Гц, а способ направлен на выполнение гибкой настройки амплитудно-частотной характеристики тестового шумового сигнала и на повышение точности оценки нормируемой величины разборчивости речи в помещении.

Однако применение в условиях полета самолета тестового шумового сигнала с регулировкой амплитудно-частотной характеристики шума и акустического излучателя в качестве внешнего источника шума невозможно. Данное изобретение не решает задачу оценки качества звукоизоляции салона самолета в условиях полета.

Известен также способ определения звукоизолирующих свойств кабины самоходной машины (описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1425509 А1), основанный на том, что замеряют уровень шума внутри кабины при работе машины, затем воздействюет на элементы кабины эталонным источником шума и измеряют уровень шума вокруг кабины, после чего воздействуют этим эталонным источником шума на установленное вне кабины шумоизмерительное устройство. По разности уровня звукового давления, измеренного внутри кабины и вне ее, определяют изоляцию кабины от шума.

Однако использование в условиях полета самолета предложенного способа оценки звукоизолирующих свойств салона с применением эталонного источника шума внутри и вне самолета невозможно. Данное изобретение не решает задачу оценки качества звукоизоляции салона самолета в условиях полета.

Известны допустимые уровни шума в салонах и кабинах экипажа и методы измерения, в которых измерения уровня шума проводят при испытаниях самолета, салоны которого снабжены звукоизолирующей конструкцией. Микрофоны устанавливают на высоте 0,65 м над сидением кресла, измерения проводят на крейсерских режимах горизонтального полета, затем вычисляют значение уровня звукового давления в определенных полосах частот. Полученные в каждой точке измерения значения уровней звукового давления в этих полосах частот сравнивают с допустимыми уровнями, см. ГОСТ 20296-93 «Самолеты и вертолеты. Пассажирские и транспортные допустимые уровни шума в салонах и кабинах экипажа и методы измерения».

Однако в этом документе не предусмотрена оценка качества звукоизоляции салона для рационального размещения элементов звукоизоляции внутри самолета.

Предлагаемый авторами в формуле изобретения способ оценки звукоизоляции салона пассажирского самолета дает возможность устранить указанные ограничения и получать требуемые результаты в условиях полета самолета.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в выявлении источников шума, в определении качества звукоизоляции салона самолета, что позволит рационально разместить элементы звукоизоляции внутри самолета, снизить уровень шума в салоне самолета.

Существенные признаки

Для получения указанного технического результата в предлагаемом способе оценки звукоизоляции салона самолета в условиях полета, включающем измерение шума внутри салона с помощью акустических микрофонов или акустических антенн, определение уровней спектра звукового давления шума в полосах частот и сравнение этих уровней с нормативными или заданными требованиями к уровням шума внутри салона, одновременно с измерением шума проводят измерение вибрации на элементах конструкции салона. Определяют спектральные характеристики вибрации. Сравнивают полученные спектральные характеристики с частотными составляющими уровней шума. Выделяют одинаковые частотные составляющие вибрации и шума с уровнями, превышающими уровни на других частотах, создаваемые источником вибрационного шума, неучтенным при выборе и установке звукоизоляции салона, регулируют уровень шума на этих частотных составляющих за счет изменения конструкции звукоизоляции или устранения выявленного источника шума, повторно измеряют и сравнивают вновь полученные уровни шума, оценивают звукоизоляцию салона, определяя ее как разность между повторно измеренным уровнем звукового давления в салоне и уровнем звукового давления по нормативным или заданным требованиям.

Кроме того, выявляют зоны салона с уровнями звукового давления шума, значительно меньшими нормативных требований, для устранения избыточности звукоизоляции салона в этих зонах.

Перечень фигур

Для пояснения сущности изобретения на фиг.1 показано расположение сферической акустической антенны и точек измерения вибрации в местах расположения вибрационных преобразователей на самолете Ту-214, где

1 - салон;

2 - звукоизолирующая конструкция;

3 - акустический микрофон (акустическая антенна);

4 - места расположения вибрационных преобразователей;

5 - неучтенный источник шума и вибрации, например радиоантенна.

На фиг.2 приведены спектры звукового давления шума в полосах частот и вибрации, измеренные на элементе конструкции салона (шпангоуте) в режиме горизонтального полета, где

6 - уровень узкополосного спектра шума звукового давления в полосах частот, дБ;

7 - уровень спектральной характеристики вибрации в тех же полосах частот, м²/с;

f₁ - частота пиков вибрации и звукового давления, вызываемых условиями аэродинамического обтекания наружной радиоантенны;

f₂ - частота пиков вибрации шума внутри салона, вызываемой вращением ротора двигателя, Гц;

8 - заданные требования по уровню шума;

9 - уровень спектральной характеристики вибрации, измеренный в полосе частот f₁ после доработки, м²/с;

10 - уровень узкополосного спектра шума звукового давления, измеренного в полосе частот f₁ после доработки, дБ.

Способ осуществляется следующим образом.

В условиях полета одновременно измеряют шум внутри салона с помощью акустических микрофонов или акустических антенн и измеряют вибрацию на элементах конструкции салона, определяют уровни спектра звукового давления шума в полосах частот и спектральных характеристик вибрации, сравнивают эти уровни с нормативными или заданными требованиями к уровням шума внутри салона. При этом выделяют одинаковые частотные составляющие вибрации и шума с уровнями, превышающими уровни на других частотах, создаваемых источником вибрационного шума, неучтенным при выборе и установке звукоизоляции салона, регулируют уровень шума на этих частотных составляющих за счет изменения конструкции звукоизоляции. Повторно измеряют и сравнивают вновь полученные уровни шума. Оценивают звукоизоляцию салона, определяя ее как разность между повторно измеренным уровнем звукового давления в салоне и уровнем звукового давления, соответствующим нормативным или заданным требованиям.

Выявляют зоны салона с уровнями звукового давления шума, оценивают степень звукоизоляции в выявленных зонах и регулируют уровень шума внутри салона:

- в зоне, где уровень шума значительно меньше нормативных или заданных требований, изменяют конструкцию звукоизоляции, уменьшая ее вес;

- в зоне, где уровень шума больше нормативных или заданных требований, устраняют выявленный источник вибрационного шума или изменяют конструкцию звукоизоляции за счет увеличения ее веса в этой зоне.

Пример

В салоне самолета Ту-214 (см. фиг.1) осуществляют одновременное измерение шума внутри салона (1) с помощью акустической антенны (3) и вибрации на элементах конструкции салона, определяют уровни узкополосного спектра шума звукового давления в полосах частот (5) и сравнивают эти уровни с нормативными требованиями ГОСТ 20296-93 (8). Далее проводят измерения с помощью преобразователей вибрации (4) на элементах конструкции салона (1) в режиме горизонтального полета. Определяют спектральные характеристики вибрации (6). Сравнивают полученные характеристики с частотными составляющими уровней шума. Выделяют одинаковые частотные составляющие вибрации и шума с уровнями, превышающими уровни на других частотах (см. фиг.2), где f₁ - частота пиков вибрации и звукового давления, вызываемых условиями аэродинамического обтекания радиоантенны (5), установленной на наружной поверхности салона (1) самолета, а f₂ - частота пиков вибрации ротора двигателя и шума внутри салона (1), вызываемого этой вибрацией. Затем регулируют уровень шума на этих частотных составляющих путем изменения конструкции звукоизоляции (2).

При этом до регулировки на частоте f₁ пик вибрации составил 0,015 м²/с, а звуковое давление - 90 дБ, что превысило заданные требования на 10 дБ. После проведения регулировки повторно измеряют и сравнивают вновь полученные уровни вибрации (9) и акустического шума (10), определяют звукоизолирующую способность конструкции и оценивают звукоизоляцию салона (1), вычисляя ее как разность между измеренным уровнем звукового давления в салоне и заданным уровнем шума (8) внутри салона.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволит рационально разместить элементы звукоизоляции и снизить уровень шума внутри салона самолета.

Использование: в способах оценки звукоизоляции салона пассажирского самолета. Сущность: способ оценки звукоизоляции салона самолета в условиях полета заключается в одновременном измерении шума внутри салона с помощью акустических микрофонов или акустических антенн и измерении вибрации на элементах конструкции салона, определении уровней спектра звукового давления шума в полосах частот и спектральных характеристик вибрации, сравнении этих уровней с нормативными или заданными требованиями к уровням шума внутри салона. При этом выделяют одинаковые частотные составляющие вибрации и шума с уровнями, превышающими уровни на других частотах, создаваемых источником вибрационного шума, неучтенным при выборе и установке звукоизоляции салона, регулируют уровень шума на этих частотных составляющих за счет изменения конструкции звукоизоляции или устранения выявленного источника вибрационного шума. Технический результат: оперативное и эффективное определение источников шума, повышение качества звукоизоляции салона самолета. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ оценки звукоизоляции салона пассажирского самолета в условиях полета, включающий измерение шума внутри салона с помощью акустических микрофонов или акустических антенн, определение уровней спектра звукового давления шума в полосах частот и сравнение этих уровней с нормативными или заданными требованиями к уровням шума внутри салона, отличающийся тем, что одновременно с измерением шума проводят измерение вибрации на элементах конструкции салона, определяют спектральные характеристики вибрации, сравнивают полученные спектральные характеристики вибрации с частотными составляющими уровней шума, выделяют одинаковые частотные составляющие вибрации и шума с уровнями, превышающими уровни на других частотах, создаваемые источником вибрационного шума, неучтенным при выборе и установке звукоизоляции салона, регулируют уровень шума на этих частотных составляющих за счет изменения конструкции звукоизоляции или устранения выявленного источника вибрационного шума, повторно измеряют и сравнивают вновь полученные уровни шума, оценивают звукоизоляцию салона, определяя ее как разность между повторно измеренным уровнем звукового давления в салоне и уровнем звукового давления по нормативным или заданным требованиям.

2. Способ оценки звукоизоляции салона пассажирского самолета в условиях полета по п.1, отличающийся тем, что выявляют зоны салона с уровнями звукового давления шума, которые значительно меньше нормативных или заданных требований, оценивают степень звукоизоляции в выявленных зонах и регулируют уровень шума внутри салона за счет изменения конструкции звукоизоляции.