автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизированная система экспресс-анализа акустического облика магистрального самолета

На правах рукописи

АВЕДЬЯН АРТЕМ БОГОСОВИЧ

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА АКУСТИЧЕСКОГО ОБЛИКА МАГИСТРАЛЬНОГО САМОЛЕТА

Специальность 05.13.12. «Системы автоматизации проектирования» (отрасль - авиационная и ракетно-космическая техника)

Автореферат диссертации на соисканиеученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена на кафедре «Инженерная графика» в Московском авиационном институте (государственном техническом университете)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор M-Ю. Куприков

Официальные оппоненты:

доктор технических наук А.А. Панкевич кандидат технических наук, доцент ВЗ. Максимович

Ведущее предприятие: ОАО «Туполев»

Защита состоится 1 декабря 2004 г. в_часов на заседании

диссертационного совета Д212.125.13 Московского авиационного института (государственного технического университета) по адресу:

125993, Москва, Волоколамское шоссе, д. 4, главный административный корпус, зал заседания ученого совета.

Просим Вас принять участие в обсуждении диссертационной работы или прислать свой отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью, по указанному выше адресу.

Для участия в заседании диссертационного совета необходимо заблаговременно заказать пропуск по тел. 158-45-91.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан «_»_2004г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета Д212.125.13 кандидат технических наук, доцент

Л.В. Маркин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. С появлением реактивных двигателей и с увеличением размерности пассажирских самолетов возникла реальная потребность в снижении авиационного шума. Это связано с его вредным воздействием на окружающую среду и нервную систему человека. Важность проблемы снижения авиационного шума подтверждена целым рядом нормативных документов, таких как стандарты Международной организации гражданской авиации (ИКАО) и Авиационные правила, которые накладывают жесткие ограничения на уровни шума, создаваемого авиационным транспортом. Несоблюдение российских и международных стандартов влечет за собой существенные осложнения при сертификации воздушных судов вплоть до полного запрета на эксплуатацию.

Ужесточение требований по шуму обусловило потребность в принципиально новых проектно-конструкторских решениях по оценке уровня шума, отыскание которых практически невозможно без применения современных программных средств геометрического моделирования и инженерного анализа. Проведенный анализ рынка систем автоматизированного проектирования (САПР) показал практическую неприменимость предлагаемых программных продуктов для решения проектных задач на этапе формирования облика самолета.

Актуальность проблемы и возможность ее решения на принципиально новом техническом уровне обусловили выбор темы исследования. Объективно существующие противоречия между повышением качества проектных работ, сокращением сроков проектирования и снижением материальных затрат привели к необходимости поиска новых методов и средств формирования геометрического облика самолета. Решение данной задачи потребовало разработки принципиально нового класса программных продуктов, позволяющих инженеру-проектировщику (а не профессионалу-акустику) в минимальные сроки рассмотреть множество альтернативных компоновочных решений и оценить их влияние на шумовые характеристики создаваемого самолета. В результате, соискателем была создана автоматизированная система экспресс-анализа акустического облика магистрального самолета (СЭА АОМС), решающая перечисленные задачи в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Методологической и теоретической основой исследования стали фундаментальные труды по проблемам теоретической аэроакустики, к которым относятся работы ведущих специалистов ЦАГИ А. Г. Мунина, В. А. Максимова, В. Г. Дмитриева, Е. А Леонтьева, В. Е. Квитки, А. М. Мхитаряна, В. Ф. Самохина, Р. А. Шилова, И. С. Загузова и др. В частности, в работах А. Г. Мунина и В. Е. Квитки рассмотрены проблемы воздействия авиационного шума на окружающую среду и человека, указаны основные источники шума самолетов, дана физическая картина шумообразования. В этих работах также рассмотрены различные способы снижения шума самолетов, изложена

акустической обстановки в зоне аэропортов, учитывающая динамику парка самолетов и интенсивность их эксплуатации. В работе А. М. Мхитаряна приведено описание математических моделей, которые позволяют осуществить выбор оптимального управления самолетом, обеспечивающего минимальные уровни шума на местности. Важной основой при разработке математической модели воздушной атмосферы стали труды Л. М. Бреховских и О. А. Година, в которых рассматриваются вопросы акустики слоистых сред и геометрической интерпретации их решения.

Помимо работ в области теоретической аэроакустики, в основу исследования положены фундаментальные труды, посвященные вопросам автоматизированного формирования геометрического облика самолета, к которым относятся работы, проведенные в МАИ на кафедре «Проектирование самолетов» под руководством С. М. Егера, О. С. Самойловича, В. В. Мальчевского, Н. К. Лисейцева, М. Ю. Куприкова и др.

Анализ работ убеждает в необходимости тесной интеграции наработок в области теоретической аэроакустики, автоматизированного формирования облика самолета и результатов экспериментальных исследований с целью дальнейшего повышения качества принятия технических решений на ранних этапах проектирования и создания современных прикладных пакетов САПР.

Целью работы является сокращение сроков и повышение качества работ на этапе концептуального проектирования путем разработки методического и программного обеспечения САПР для экспресс-анализа альтернативных вариантов компоновки магистрального самолета с учетом ограничений по шуму на местности. Внедрение СЭААОМС в производственный цикл обеспечит существенное повышение качества проектно-конструкторских работ за счет использования средств машинной графики и современных методов математического моделирования, позволит проектировщикам рассматривать максимальное количество вариантов компоновки и оперативно решать задачи оптимизации в интерактивном режиме работы системы, что приведет к сокращению сроков проектирования в 3-5 раз и, как следствие, к уменьшению материальных затрат.

Достижение поставленной цели диссертационной работы осуществлено путем решения следующих задач:

• выявление места и состава задач акустического анализа компоновочных схем самолетов в рамках формирования облика магистрального самолета;

• разработка автоматизированного метода экспресс-анализа акустического совершенства самолета, учитывающего влияние компоновочных особенностей на шум различных видов источников;

• разработка реализующих метод новых и модификация существующих моделей самолета, рельефа местности, траекторий взлета и захода на посадку, атмосферы, материалов, распространения звуковых волн и источников шума;

• проведение сравнительного анализа САПР в приложении к задачам авиационной акустики;

• разработка новых алгоритмов и программного обеспечения САПР, интегрированного с современными системами геометрического моделирования (СГМ), для проведения экспресс-анализа акустического совершенства альтернативных вариантов аэродинамической компоновки магистрального самолета;

• верификация разработанного программного обеспечения на предмет корректности получаемых результатов и применимости на этапе концептуального проектирования;

• проведение проектных исследований по выявлению влияния особенностей компоновки на шум, создаваемый самолетом на местности.

Методика исследования. Объектом исследования является шум, создаваемый магистральным самолетом на местности. Предметом исследования является выявление конструктивно-компоновочных решений магистрального самолета, обеспечивающих удовлетворение требований по шуму на местности. Декомпозиция задач, разработка моделей и алгоритмов САПР базируются на принципах системного подхода. Выявление рациональных конструктивно-компоновочных решений осуществлено на основе моделирования с помощью формально-эвристических процедур. Математическая задача отыскания рациональных значений параметров поставлена как задача многокритериальной дискретной оптимизации.

Научная новизна диссертации заключается в разработке комплекса формально-эвристических методов, моделей, алгоритмов САПР и процедур решения задачи автоматизированной аэродинамической компоновки магистрального самолета из условия удовлетворения требованиям по шуму на местности. В ходе работы были получены следующие новые результаты:

• выявлены специфические задачи аэродинамической компоновки магистрального самолета, исходя из ограничений по шуму на местности;

• предложен и апробирован метод декомпозиции излучаемого шума на инвариантную и геометрическую составляющие, и решена обратная задача выбора рациональных схемных решений и вариантов компоновки силовой установки, обеспечивающих соответствие проектируемого магистрального самолета требованиям по шуму на местности;

• модифицирована методика расчета эффективных уровней воспринимаемого шума для использования в САПР, и разработана комплексная расчетная модель «Самолет - земная поверхность»;

• на основе перечисленных методик, методов и математических моделей разработана автоматизированная система экспресс-анализа акустического облика магистрального самолета, работающая в интегрированном режиме с современными системами геометрического моделирования и обеспечивающая точное и оперативное решение проектных задач.

Практическая ценность. Разработанные методы проведения акустических расчетов и критерии обоснования выбора компоновки самолета, удовлетворяющей требованиям по шуму, математические модели объектов, сред и материалов, а также алгоритмы, процедуры и целевые функции

использованы в созданной соискателем СЭА АОМС. Программный комплекс является современным инструментом проектировщика-исследователя и предназначен для выработки технических рекомендаций по проектированию новых магистральных самолетов, удовлетворяющих требованиям по шуму на местности.

Результаты работы могут быть использованы в НИИ и ОКБ авиационной промышленности при разработке комплексных систем автоматизированного проектирования и при подготовке специалистов по проектированию самолетов в авиационных учебных заведениях.

Достоверность результатов обеспечивается тестированием программного комплекса при расчете реальных компоновок самолетов и сопоставления их с результатами летных акустических испытаний. Отклонение характеристик физических и математических моделей не превышает 5%. Система соответствует заданным техническим требованиям и обеспечивает получение результатов в соответствии с ГОСТ 17228-87.

Внедрение результатов работы. Разработанные методы анализа вариантов компоновки, геометрические и математические модели самолета, рельефа местности, траекторий взлета и захода на посадку, атмосферы, материалов, распространения звуковых волн и источников шума, а также алгоритмы и программный комплекс СЭА АОМС, внедрены в ОАО «Туполев», ООО «СолидВоркс-Р.», на каф. 904 «Инженерная графика» МАИ, что подтверждается соответствующими актами о внедрении.

Апробация работы. Результаты исследований выносились на

обсуждение на следующих научно-технических конференциях, форумах, тематических семинарах и конкурсах:_

Год Организация Наименование конференции, семинара и т.д.

1995 Санкт-Петербургский государственный технический университет аэрокосмического приборостроения Всероссийский молодежный научный Форум "Интеллектуальный потенциал России - в XXI век".

1996 Казанский государственный технический университет "Актуальные проблемы авиастроения". УП-е Всероссийские Туполевские чтения.

1997 Московский государственный институт электроники и математики "Новые информационные технологии". У-я Международная студенческая школа-семинар.

1997 Ташкентский государственный авиационный институт "Передовые технологии и методы создания и эксплуатации авиакосмической техники". 2-я Республиканская научно-техническая конференция.

1997 Самарский государственный аэрокосмический университет "Королевские чтения". Всероссийская студенческая научная конференция.

Год Организация Наименование конференции, семинара и т.д.

1997 Московский государственный авиационный технологический университет "ХХШ Гагаринские чтения". Всероссийская молодежная научная конференция.

1997 Уральский Компьютерный Дом, Пермская Академия Информациологии 'XX Уральский Компьютерный Форум".

1999 Ульяновский государственный технический университет, ООО "ТЕСИС" "Компьютеризация конструкторских и технологических служб предприятий". Тематический семинар.

1999 ФГУП ВПК «МАЛО» инженерный центр «ОКБ имени А.И. Микояна», Московский авиационный институт Всероссийский конкурс научно-исследовательских, проектно-конструкторских и технологических работ студентов и молодых учёных

2000 Военно-воздушная инженерная академия им. Н.Е.Жуковского Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е.Жуковского

2002 МГТУ им. Н. Э. Баумана, Инженерный центр «Каскад» "Современные системы инженерного анализа". Тематический семинар.

2003 ООО «СолидВоркс-Р.» 5-я ежегодная конференция пользователей САПР 8оШ^0>гкз

2004 Министерство экономики и промышленности Республики Татарстан Конференция «Информационные технологии для региональной экономики»

2004 Выставка информационных технологий 8о1Тоо1'2004 Форум «Экспо-СЛО». Технологии автоматизации проектирования.

Основные теоретические положения и некоторые результаты исследования опубликованы автором в семи научных статьях [3, 4, 6, 9-12], одном учебно-методическом пособии [8], а также содержатся в тезисах докладов [1, 2, 5, 7] на научно-технических конференциях всероссийского и международного значения.

О перспективности темы исследования свидетельствуют 1-й Грант Всероссийского молодежного научного Форума "Интеллектуальный потенциал России - в XXI век!", диплом Ассоциации российских ВУЗов и диплом лауреата конкурсной программы "Молодые дарования" в области фундаментальных и прикладных наук, полученные соискателем в составе авторского коллектива.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения, библиографического списка (103 работы отечественных и зарубежных авторов) и приложения. Общий объем диссертации — 236 страниц, включая 12 таблиц и 113 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проведен анализ состояния проблемы проектирования магистрального самолета, удовлетворяющего требованиям по шуму на местности, сформулирована цель исследования, дана общая характеристика работы

Первая глава состоит из трех частей В первой части проведен анализ современного рынка САПР (рис 1) и выработаны критерии оценки применимости существующих программных продуктов для решения задач авиационной акустики

• время подготовки модели к расчету,

• скорость расчета,

• точность расчетных методов,

• полнота / качество представления результатов,

• наличие предметной базы данных,

• решение задач оптимизации,

• степень интеграции

• требования к квалификации пользователя

На основании приведенных критериев разработана комплексная система оценки применимости систем инженерного анализа (САЕ) для решения задач акустики самолета на этапе концептуального проектирования Из результатов сравнительного анализа по данной системе (рис 2) видно, что среднее значение суммарной оценки составляет 57% от максимально возможного значения У всех рассмотренных программных продуктов выявлен избыточный для этапа концептуального проектирования набор функциональных возможностей, и, одновременно с этим, абсолютно все

пакеты требуют тщательной подготовки расчетной модели, что наряду со значительными затратами времени требует высокой квалификации специалиста, выполняющего расчет Это доказывает актуальность разработки принципиально новых программных

решений, более полно удовлетворяющих предъявляемым требованиям

с системами геометрического моделирования,

140 • 120 |«Ю | «0 1 во 1« 20 шах ■ МЗСАкизлкхЛ (73) ■ МЗСАсЬвп (79) □ ЗУ5М06Е(82) ОКАУН06Е(54) ■ №дгаЫ №1зе МойЫ (77) ■ САПР авиацимюй акустжи (82) ■ ЕХМОВЕ(74)

73 11

ПрОфИИ'Ч» Гфодупы Рис 2 Результаты сравнительного анализа САЕ-систем

Во второй части первой главы проведен анализ российского и международного законодательства, регламентирующего ужесточение

требований по шуму на местности В июле 2001 г. Советом ИКАО были утверждены новые более жесткие требования для самолетов, заявка на сертификат летной годности которых будет подана после 01.01.2006 г. Новые требования известны как Глава 4 Тома 1 «Авиационный шум» Приложения 16 к Конвенции о международной Гражданской Авиации «Охрана окружающей среды». Требования Главы 4 уже вступили в действие в странах Европейского Союза с 1 апреля 2002 г.

В результате анализа требований Главы 4 (рис.3) установлено, что сумма уровней в трех контрольных точках, характеризующих наиболее шумные этапы полета самолета (взлет, набор высоты и снижение на посадку), должна быть ниже на 10 EPNдБ ранее действовавших значений, указанных в Главе 3 стандарта ИКАО.

Согласно результатам анализа парка отечественных самолетов (рис 4) выявлено, что не существует самолетов, соответствующих Главе 4, и только 7 % парка соответствуют требованиям Главы 3 и могут быть модифицированы на предмет соответствия Главе 4. Таким образом, проектирование новых самолетов, обладающих высоким уровнем акустического совершенства приобретает для России все большую значимость

Исходя из результатов анализа рынка САПР и тенденций ужесточения международного законодательства по шуму, в третьей части первой главы обоснована актуальность создания автоматизированной системы экспресс-анализа акустического облика магистрального самолета, решающей главную задачу исследования:

Требуется определить вектор конструктивных параметров самолета X*, состоящий из элементов, которым соответствует минимальное значение целевой функции F(x; и) (уровней шума на местности), связывающей параметры и характеристики проектов на множестве ограничений V (ограничений по шуму в соответствии с Главой 4 стандарта ИКАО).

ШЛ «Г»........ |Г>11»11 !■

ИРКММЧйМН^МВфЩМШМИВ^ [—Щ1ИИИИ11Ц

Рис 4 Соответствие российского и мирового парков самолетов требованиям по шуму

С целью сокращения размерности задачи суммарный уровень шума самолета представляется в виде суперпозиции уровней основных источников шума двигателей и аэродинамических источников. Исходя из данного подхода, математическая постановка задачи, как задачи многокритериальной дискретной оптимизации, принимает вид:

(1)

где

Ькр ' ^корн > ^коиц • • • ^РО'^ВО—

матрица конструктивных параметров:

соличество и местоположение двигателеи;

- геометрические характеристики крыла;

- геометрические характеристики фюзеляжа;

- геометрические характеристики оперения;

- прочие конструктивные параметры, характеризующие геометрический облик самолета.

и = ЩЬ™,^,!^,^^,,,) — вект°р °граничений:

где ¡Si.lS.lS " ' 0ГРаничение уровней шума в трех контрольных

'Я - ограничение на режимы работы двигателей;

УотрУзп ' ограничение на скорость отрыва от ВПП при взлете

и скорость захода на посадку. Г = Г(Ь[,Ьр,17:,1,) - вектор целевых функций:

где Ь, - уровень шума по интенсивности (дБ);

I - интенсивность шума (Вт/м2), 10 = 10 -'2 Вт/м2

нулевой уровень интенсивности.

ь, =101ё

ГГ

К^о;

(2)

- уровень звукового давления (дБ) ; р - звуковое давление (Па),

Ро = 2 '10'} Па - нулевой уровень звукового давления.

относительное значение суммарного уровня шума самолета;

относительное значение уровня шума ьго источника;

(5)

¿ж . относительное значение инвариантнои составляющей шума i-ro источника (уровень, измеренный в стендовых условиях и не зависящий от компоновки на самолете); \Т'омп - относительное значение геометрической составляющей шума ьго источника (изменение уровня в зависимости от компоновки на самолете). Реализация поставленной задачи требует разработки методики оптимизации аэродинамической компоновки самолета, адаптации типовой методики расчета эффективных уровней воспринимаемого шума к требованиям САПР и построения комплексной расчетной модели, позволяющей проводить расчеты по указанным методикам.

Вторая глава состоит из трех частей и посвящена формализации расчета шума самолета на местности. В первой части проведен анализ применимости типовых математических моделей распространения звука и вычислительных методов для расчета шума самолета на местности (табл. 1).

Таблица 1. Сравнительный анализ акустических моделей и методов.

\ Критерий \ Оценки Наименование \ модели \ Моделирование распространения звука в однородной среде Моделирование распространения звука в неоднородной среде Моделирование распространения звука ва границе сред Разбиение модели на дискретные области не требуется Точность расчета Скорость расчета Нет серьезных ограничений на размерность модели Прочие ограничения отсутствуют Суммарная оценка

Линеаризованная модель Эйлера + + - - + - - - 3

Параболическая модель + + - - + + + - 5

Волновая модель МКЭ + - - - до 800 Гц - - + 2,5

МГЭ + + - - до 800 Гц - + + 4,5

БММ + + + - 800 - 5000 Гц - + - 4,5

Лучевая модель линейная + - + + более 5000 Гц + + - 5

нелинейная + + + + более 5000 Гц + + - 6

Гибридные модели метео-МГЭ + + - - + + + - 5

Гаусса + + + + + + + - 7

* МКЭ - метод конечных элементов, МГЭ - метод граничных элементов, БММ - блочный метод мультиполей.

Результаты анализа показали, что наиболее предпочтительной моделью для выполнения акустического экспресс-анализа компоновки самолета на этапе концептуального проектирования является стержневая модель Гаусса (рис. 5), относящаяся к гибридным методам геометрической акустики.

Рис. 5. Стержневая модель Гаусса.

Стержневая модель Гаусса объединяет в себе основные преимущества нелинейной лучевой и параболической моделей. Лучевая составляющая модели базируется на теоретических принципах геометрической акустики и предполагает, что звуковые волны распространяются вдоль конических звуковых лучей, отражаясь от препятствий и теряя часть своей энергии при каждом переотражении. В свою очередь, волновая составляющая модели Гаусса позволяет рассчитывать звуковое поле путем суммирования локальных решений параболического уравнения для каждого из звуковых лучей.

Расчеты методами геометрической акустики дают достоверные результаты в области средних частот и наиболее точные результаты в диапазоне высоких частот (что особенно важно, т.к. наиболее раздражающее воздействие на человека оказывает шум в диапазоне 5000-10000 Гц). Важной особенностью методов геометрической акустики является то, что они не требуют точного задания конструктивно-силовой схемы самолета, что позволяет использовать эти методы на этапе концептуального проектирования самолета. Стержневая модель Гаусса позволяет учесть явления интерференции и дифракции звуковых волн.

Во второй части проведена адаптация типовой методики расчета эффективных уровней воспринимаемого шума к требованиям САПР.

Расчет звукового поля, создаваемого летательным аппаратом у поверхности земли, не дает в явном виде информации, которую можно было бы непосредственно использовать для оценки акустического совершенства самолета. Для этого применяются специальные комплексные критерии, к которым в соответствии со стандартом ИКАО относятся эффективные уровни воспринимаемого шума EPNL (рис. 6).

Система оценки EPNL учитывает не только частотный состав излучаемого шума, но и такие факторы, как продолжительность воздействия и дискретные составляющие в его спектре, обусловленные шумом одного или нескольких агрегатов ТРДЦ (рис. 7). Поэтому данная методика берется за основу при разработке акустической САПР.

Исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом в начале 90-х гг., показали, что некоторые неравномерности в спектрах шума определяются вторичными явлениями, к числу которых относится интерференция звука, обусловленная влиянием земной поверхности и приводящая к завышению на 1-2 ЕРЫдБ уровней шума самолета в контрольных точках. Использование САПР позволяет решить эту и другие проблемы.

Расчет уровней БРКЬ с использованием средств инженерного акустического анализа на персональном компьютере имеет ряд характерных особенностей:

• Акустическая САПР использует только заданные расчетчиком реальные источники шума. Таким образом, исключаются возможные погрешности измерений, возникающие при летных испытаниях и обусловленные влиянием земной поверхности. Поэтому не нужно проводить специальные мероприятия по идентификации источников шума самолета с целью выявления реальных источников шума двигателя и планера, для которых необходимо вводить поправку на тональность.

• Для сокращения времени расчета и уменьшения размерности задачи в САПР можно не рассчитывать спектры шума для каждого полусекундного приращения времени при пролете самолета над контрольной точкой, как это делается при натурных испытаниях. В САПР задача определения максимальных значений уровней воспринимаемого шума РКЬ может быть решена выполнением акустического расчета на амплитудных значениях звуковых волн для ряда характерных положений самолета на траектории полета и режимов работы двигателей.

• В САПР можно зафиксировать модель самолета в нужной точке траектории, расположив ее непосредственно над нормируемой контрольной точкой на местности, и провести расчет. Также посредством САПР можно определить точное положение модели на траектории, соответствующее максимальному уровню воспринимаемого шума РЖ-щи.

Таким образом, обобщенный алгоритм блока САПР для сравнения БРКЬ и БРКЬдап в трех контрольных точках, использующий вызовы подпрограммы расчета БРКЦ1) для каждой из контрольных точек, может быть представлен в виде блок-схемы, приведенной на рис. 8.

В третьей части приведено описание методики оптимизации акустической компоновки самолета. Сущность методики заключается в декомпозиции излучаемого шума на инвариантную и геометрическую составляющие, что позволяет решить задачу выбора рациональных схемных решений и достичь заданного уровня акустического совершенства самолета.

Суммарный уровень шума самолета представляется в виде суперпозиции уровней шума основных источников шума двигателей и аэродинамическихисточников:

где п - количество источников обусловленных конкретными вариантами компоновки силовой установки и схемными решениями.

В свою очередь, уровень шума каждого ьго источника может быть разложен на инвариантную и геометрическую составляющие:

Ь^ГГ+Ы.Т", (7)

где Ц" - инвариантная составляющая (уровень шума ьш источника, измеренный в стендовых условиях и не зависящий от компоновки на самолете), АЦ°"" - геометрическая составляющая (приращение уровня шума ь

го источника в зависимости от компоновки на самолете).

Путем подстановки выражения (7) в выражение (6) получается зависимость суммарного уровня шума от инвариантных и геометрических составляющих:

(8)

Таким образом, переводя абсолютные значения величин в относительные и исходя из ограничений по шуму на местности, можно

записать неравенство, которое должно выполняться для каждой из контрольных точек:

¿2Г + ^Д£Г',<Ъ (9)

Зависимость (9) проиллюстрирована рисунком 9, на котором приведены примеры возможных распределений относительных значений инвариантных и геометрических составляющих уровней шума до и после проведения оптимизации компоновки.

I 0,2....... 0,2

£

1 ... 1-1 I ¡ + 1 п 1 ... ¡-1 I 1 + 1 ... п

Источники иуш Источники шум

Рис. 9. Распределение относительных значений инвариантных и геометрических составляющих уровней шума а) до оптимизации, б) после оптимизации.

Применение методики оптимизации акустической компоновки самолета в САПР обеспечивает реальную практическую возможность осуществления автоматизированного поиска рациональных конструктивно-компоновочных решений и определения геометрического облика проектируемого самолета с требуемым уровнем акустического совершенства.

Третья глава посвящена описанию комплексной расчетной модели «Самолет - земная поверхность». Модель состоит из совокупности подмоделей: объемной параметрической модели самолета, геометрической модели рельефа местности, моделей траекторий взлета и захода на посадку, модели атмосферы, акустической модели материалов, модели распространения звуковых волн и моделей источников шума (рис. 10). Каждая из подмоделей использует данные из предметной базы знаний, в которой хранятся типовые конструктивно-компоновочные решения самолета, траектории полета, карты местности, статистические данные о метеоусловиях в районах аэропортов, физические свойства материалов и веществ, законы колебаний, спектры и диаграммы направленности источников шума.

Формирование объемной модели самолета базируется на принципах гибридного параметрического моделирования [12] и использует технологию построения базовых проекций с последующим наращиванием ЗD-геометрии.

Наиболее предпочтительным вариантом является создание объемных элементов комплексной расчетной модели средствами СГМ (CAD), работающей в интегрированном режиме с системой экспресс-анализа. Преимущества подобного решения приведены в табл. 2.

Таблица 2 Сравнение независимого и интефированного режимов работы СЭА АОМС

Интегрированный режим

САР^ | ^ СЭА АОМС

• двунаправленная ассоциативная связь,

• сквозная параметризация,

• единый формат данных (потери исключены в принципе),

• единый пользовательский интерфейс_

Формализация свойств, механизмов поведения и перекрестных связей (рис 11) между подмоделями в рамках комплексной модели «Самолет — земная поверхность» обеспечивает возможность разработки алгоритмов САПР, описывающих качественное поведение, как отдельных объектов, так и модели в целом

Четвертая глава посвящена описанию основных возможностей и принципов работы созданного соискателем программного продукта СЭА АОМС и его практическому применению для выполнения акустических расчетов Место, занимаемое модулем акустического экспресс-анализа в иерархической структуре системы автоматизированного формирования облика самолета показано на рис 12

Согласно требованиям к системе СЭА АОМС должна работать в интегрированном режиме с большинством СГМ, применяемых в авиационной промышленности Поэтому в рамках данной диссертационной работы в качестве примера программная реализация СЭА АОМС выполнена с системой гибридного параметрического моделирования 8оЬёШсгк5 По аналогии с СГМ 8сМШэгк5 исполняемый модуль СЭА АОМС получил название

Связанная система координат

Земная

система координат

Рис 11 Взаимосвязь моделей самолета и траектории

Лсо^исЖогкя Разработанная система включает в себя 6 модулей, связанных единым адресным пространством и предназначенных для расчета распространения звуковых волн, и 2 внешних приложения, решающих задачи вычисления уровней EPNL и оптимизации компоновки самолета Блок-схема интегрированного решения AcousticWorks-SoMWorks, показывающая состав и взаимодействие модулей САПР, приведена на рис 13

. С целью подтверждения адекватности расчетной модели, точности алгоритмов и корректности принятых допущений, была проведена верификация результатов расчета AcousticWorks (проверка соответствия требованиям достоверности) Процедура верификации представляет собой сравнение результатов расчета компоновки реального самолета с экспериментальными данными, полученными при летных акустических испытаниях, и инвариантна по отношению к марке исследуемого самолета

Для верификации AcousticWorks в качестве самолета-прототипа был выбран Ту-154Б с двигателями НК-8-2У (рис 14), как наиболее

распространенный самолет Гражданской авиации, по шумовым характеристикам которого накоплена большая экспериментальная база. Расчет проводился для 9 характерных положений самолета на траектории (рис 15)

Суммарная погрешность вычислений AcousticWorks для трех контрольных точек составила 0,94 EPNдБ (менее 0,958 % от расчетного уровня шума), что свидетельствует о достоверности результатов

Спектр шума, создаваемого Ту-154Б при пролете над контрольной точкой Кг

Рис 15 Результаты расчета, полученные в АсоивЬсУУогкэ их сравнение с экспериментальным и данными

Помимо верификации были выполнены проектные исследования по методике оптимизации акустической компоновки самолета, описанной в главе 2 При прочих фиксированных проектных параметрах (взлетная масса, суммарная тяга двигателей и пр ) исследовались четыре варианта компоновки двигателей а) 4 двигателя под крылом, б) 2 двигателя под крылом, в) 2 двигателя над крылом и г) 3 двигателя в хвостовой части (рис 16)

В результате исследования было выявлено, что наибольшее снижение шума обеспечивают варианты б) и г), что подтверждается применением этих схем на большинстве современных самолетов и также подтверждает достоверность результатов СЭА АОМС

В приложении приведены дистрибутив и демонстрационная презентация СЭА АОМС

выводы

Предложен новый метод автоматизированной компоновки магистрального самолета из условия удовлетворения требованиям по шуму на местности. Сущность метода заключается в декомпозиции излучаемого шума на инвариантную и геометрическую составляющие, что позволяет решить задачу выбора рациональных схемных решений и достичь заданного уровня акустического совершенства самолета.

1. В рамках исследования выявлено, что достижение высокого уровня акустического совершенства проектируемого самолета может быть обеспечено путем анализа максимального количества альтернативных вариантов компоновки, что требует обязательного использования САПР.

2. Проведенный сравнительный анализ существующих САПР показывает их практическую неприменимость для проведения расчетов на этапе концептуального проектирования (среднее значение суммарной оценки составляет 57% от максимально возможного значения).

3. Результаты сравнительного анализа математических моделей распространения звука показывают, что наиболее предпочтительной моделью для выполнения акустического экспресс-анализа является стержневая модель Гаусса.

4. В основу разработанной методики оптимизации акустической компоновки самолета положен принцип суперпозиции инвариантной и геометрической составляющих шума, что позволяет учесть при выполнении расчета особенности взаимного расположения элементов планера и силовой установки и обеспечивает возможность автоматизированного поиска компоновочных решений, понижающих уровень шума на местности.

5. Выполненная соискателем адаптация стандартной методики расчета эффективных уровней воспринимаемого шума обеспечивает возможность ее полноценного использования в расчетных алгоритмах любых САПР.

6. Разработанная комплексная расчетная модель «Самолет - земная поверхность» состоит из совокупности подмоделей: объемной параметрической модели самолета, геометрической модели рельефа местности, моделей траекторий взлета и захода на посадку, модели атмосферы, акустической модели материалов, модели распространения звуковых волн и моделей источников шума.

7. Формализация свойств, механизмов поведения и перекрестных связей между подмоделями в рамках единой модели «Самолет — земная поверхность» обеспечивает возможность разработки алгоритмов САПР, описывающих качественное поведение, как отдельных объектов, так и модели в целом.

8. Приведенные в работе математические доказательства, базирующиеся на результатах фундаментальных исследований в области аэроакустики, подтверждают адекватность выбранных методов и принятых допущений, составляющих основу комплексной расчетной модели «Самолет — земная поверхность».

9. На основе комплексной расчетной модели «Самолет - земная поверхность» разработана концепция и выполнена полная программная

реализация СЭААОМС, предназначенной для проведения проектных исследований при формировании облика самолета. Применение СЭА АОМС на этапе концептуального проектирования обеспечивает однозначное соответствие компоновки разрабатываемого самолета предъявляемым требованиям и позволяет создавать компоновки с дополнительным запасом по шуму на случай дальнейшего ужесточения авиационного законодательства.

10. СЭА АОМС доказывает реальные практические преимущества интегрированных комплексов по сравнению с традиционными решениями. Интеграция с СГМ не только упрощает диалог пользователя с модулем экспресс-анализа, но и обеспечивает адекватное автоматическое обновление расчетной схемы при внесении конструктивных изменений в геометрическую модель проектируемого самолета. Согласно экспертным оценкам это приводит к сокращению сроков проектирования в 3-5 раз.

11. Верификация алгоритмов СЭА АОМС показала, что система соответствует заданным техническим требованиям и обеспечивает получение достоверных результатов:

• при расчете эффективных уровней воспринимаемого шума в СЭА АОМС суммарная величина поправок на тональность, продолжительность воздействия и дискретные составляющие шума составила 10,06 ЕРИдБ, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 17228-87 (не превышает 15 EPNflB);

• в результатах расчета зафиксированы превышения эталонных значений в двух контрольных точках, которые в сумме составляют 0,36 EPNдБ, что на порядок меньше нормируемой величины (4 EPNдБ по ГОСТ 17228-87);

• суммарная погрешность вычислений для трех контрольных точек составила 0,94 EPNдБ (0,958 % от расчетного уровня шума) при величине доверительного интервала 3 EPNдБ

12. Проектные исследования альтернативных вариантов компоновки силовой установки, выполненные с помощью СЭА АОМС, показали что:

• схемы с двумя и четырьмя двигателями под крылом не позволяют использовать эффекты экранирования шума, однако количество двигателей является определяющим фактором, благодаря чему вариант с двумя двигателями создает на 10,3 % меньше шума, чем с четырьмя двигателями;

• при компоновке двух двигателей над крылом в результате экранирующего действия крыла шум снижается на величину до 2 EPNдБ в передней полусфере и на 3 ЕРКдБ в задней полусфере;

• для самолета с трехдвигательной силовой установкой при разбеге фюзеляж экранирует шум вентилятора из воздухозаборника центрального двигателя, а крыло экранирует при взлете и посадке шум вентиляторов всех двигателей в переднюю полусферу; однако Т-образное оперение (следствие трехдвигательной СУ) отражает часть звуковой энергии в направлении земной поверхности, что является недостатком данной схемы;

• наибольшее снижение шума на местности обеспечивают два из рассмотренных вариантов компоновки двигателей: вариант с двумя двигателями под крылом и вариант с тремя двигателями, что

12005-4 № 19 93®! 17126

подтверждается применением этих схем на современных самолетах.

Таким образом, разработано научно-методическое обеспечение САПР, включающее методики, алгоритмы и прикладные программные средства экспресс-анализа акустического совершенства магистрального самолета, которые позволяют решать задачу компоновки с учетом требований по шуму на местности.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Аведьян А.Б. Разработка экспериментальной автоматизированной системы анализа проектно-конструкторских решений. М: Изд. МИЭМ, 1997. - С. 79.

2. Аведьян А.Б., Евченко К.Г., Привезенцева А.В., Неганов ИА.

Повышение характеристик эксплуатационной технологичности самолета путем выбора оптимального вектора конструктивно-компоновочных решений. М: Изд. МАТИ, 1997.

3. Аведьян А.Б. CAD/CAE-программы для проектирования и расчета инженерных конструкций. С.-Петербург, «RM-magazine», 1998, № 2.

4. Аведьян А.Б. Современные программные комплексы для решения инженерных и прикладных научных проблем. Москва,

Изд. КомпьютерПресс, «САПР и графика», 1998, № 4.

5. Аведьян А.Б., Куприков М.Ю. Влияние ограничений по шуму на местности на компоновку силовой установки магистрального самолета // Проблемы перспективной авиационной техники: Сборник статей научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и молодых ученых.

М: Изд. МАИ, 1999. - 124с: ил.

6. Аведьян А.Б., Аксенов А.А. Специализированные приложения CAD-системы SolidWorks. Казань, «COMPUTERWORLD-Казань», 1999, № з.

7. Аведьян А,Б., Куприков М.Ю. Методика компоновки силовой установки магистрального самолета с учетом ограничений по шуму на местности // Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н Е. Жуковского: Тезисы докладов. М: Изд. ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 2000.

8. Аведьян А.Б., Гагасов Д.А., Куприков М.Ю. Твердотельное моделирование в курсе «Инженерная графика»: Учебное пособие.

М: МАИ, 2001. -36 с.

9. Аведьян AJS. SolidWorks API - универсальная платформа для разработки пользовательских приложений. Москва, Изд. КомпьютерПресс,

«САПР и графика», 2002, №8.

10. Авезьян А.Б. SolidWorks - стандарт трехмерного проектирования. Москва, Изд. КомпьютерПресс, «САПР и графика», 2003, №1.

11. Аведьян А.Б., Абашев О.В. SolidWorks 2004: новая глава в книге о САПР. Москва, Изд. КомпьютерПресс, «САПР и графика», 2003, №8.

12. Аведьян А.Б. ЗD-дизайн и гибридное параметрическое моделирование. Москва, Изд. КомпьютерПресс, «САПР и графика», 2003, №10.

Соискатель: А. Б. Аведьян

С автором можно связаться по e-mail: aavedyan@mail.ru

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И ИНДЕКСЫ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Обзор систем автоматизированного проектирования.

1.1.1. Структура, характерные особенности и тенденции развития современного рынка САПР.

1.1.2. Сравнительный анализ САПР в приложении к задачам авиационной акустики.

1.1.3. Результаты сравнительного анализа.

1.2. Предпосылки создания автоматизированной системы экспресс-анализа акустического облика магистрального самолета.

1.2.1. Требования по шуму на местности, предъявляемые к магистральным самолетам.

1.2.2. Влияние конструктивно-компоновочных решений на шум самолета на местности.

1.2.3. Актуальность проведения акустического экспресс-анализа на этапе формирования облика самолета.

1.3. Постановка задачи исследования.

1.3.1. Вербальная постановка задачи.

1.3.2. Математическая постановка задачи.

1.4. Выводы.

2. ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА РАСЧЕТА ШУМА САМОЛЕТА

НА МЕСТНОСТИ.

2.1. Анализ математических моделей и вычислительных методов, применяемых в акустике.

2.2. Выбор расчетных методов для выполнения акустического экспресс-анализа компоновки самолета.

2.3. Методика расчета эффективных уровней воспринимаемого шума.

2.4. Методика оптимизации акустической компоновки самолета.

2.5. Выводы.

3. СОЗДАНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ

САМОЛЕТ-ЗЕМНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ».

3.1. Объемная параметрическая модель самолета.

3.2. Геометрическая модель рельефа местности.

3.3. Модели траекторий взлета и захода на посадку.

3.4. Модель атмосферы.

3.5. Акустическая модель материалов.

3.6. Модель распространения звуковых волн.

3.6.1. Геометрическое представление.

3.6.2. Энергетическое представление.

3.6.3. Волновое представление.

3.6.4. Принятые допущения.

3.7. Модели источников шума.

3.8. Выводы.

4. ПОСТРОЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА АКУСТИЧЕСКОГО ОБЛИКА МАГИСТРАЛЬНОГО САМОЛЕТА.

4.1. Основные требования, предъявляемые к системе.

4.2. Назначение, принципы работы и возможности системы.

4.3. Исходные данные и управляющие настройки.

4.4. Разновидности вариантов расчета и способы представления результатов.

4.5. Верификация результатов расчета.

4.6. Проектные исследования.

4.7. Преимущества системы экспресс-анализа по сравнению с традиционными расчетными комплексами.

4.8. Программные и аппаратные средства, необходимые для функционирования системы.

4.9. Выводы.

ВЫВОДЫ.

На рубеже 90-х - 2000-х гг. в аэрокосмической промышленности получили большое распространение системы автоматизированного проектирования (САПР), решающие широкий спектр задач геометрического моделирования, инженерного анализа, технологической подготовки производства и электронного документооборота. Спецификой применения САПР в производственном цикле стала тесная взаимосвязь технологии проектирования и методов математического моделирования, реализованных в прикладных программных модулях:

• с одной стороны, существует влияние методов и методик, используемых в проектной организации на методы реализованные САПР;

• с другой стороны, функциональность САПР влияет на методы, которые использует проектная организация.

Качественный выигрыш от использования САПР достигается, во-первых, за счет возможности решения более сложных задач и, во-вторых, за счет увеличения степени типизации принимаемых проектных решений. Типизация заключается в том, что при увеличении множества рассматриваемых альтернатив инженер может использовать единую методику. Поэтому он может применять знакомые для него средства, реализующие данную методику. А, как известно, степень типизации процессов протекающих при проектировании непосредственно влияет на стоимость всего процесса проектирования. По оценкам экспертов стоимость этапа проектирования авиационной техники вследствие типизации проектных процедур может уменьшаться в 3 и более раза [16].

Неоспоримые преимущества САПР перед традиционными методами проектирования обусловили выбор направления данного диссертационного исследования, которое направлено на изучение физики процесса образования авиационного шума, российского и международного законодательства по шуму и разработку прикладного программного обеспечения, автоматизирующего процедуру формирования облика магистрального самолета с требуемым акустическим совершенством на этапе концептуального проектирования.

С появлением реактивных двигателей и с увеличением размерности пассажирских самолетов возникла реальная потребность в снижении авиационного шума. Это связано, в первую очередь, с его вредным воздействием на окружающую среду и, в частности, на нервную систему человека. Важность проблемы снижения авиационного шума подтверждена целым рядом нормативных документов, таких как стандарты Международной организации гражданской авиации (ИКАО) и Авиационные правила, которые накладывают жесткие ограничения на уровни шума, создаваемого авиационным транспортом. Повышение требований к характеристикам по шуму обусловило потребность в принципиально новых проектно-конструкторских решениях, отыскание которых практически невозможно без применения современных программных средств геометрического моделирования (СГМ) и инженерного анализа.

Необходимость перехода от самолетов, построенных в 80-х - 90-х г. г. XX века, к более современным диктуется, по крайней мере, несколькими причинами: возрастающей конкуренцией между авиакомпаниями как внутри страны, так и с зарубежными перевозчиками; соображениями обеспечения безопасности полетов, снижения эксплуатационных расходов и, наконец, новыми экологическими ограничениями, введенными в 2002 году ИКАО и Европейским Союзом. Несоблюдение внутренних и международных стандартов влечет за собой существенные осложнения при сертификации воздушного судна (ВС) вплоть до полного запрета на его эксплуатацию. Таким образом, в условиях рыночных отношений проблема создания самолета, удовлетворяющего требованиям по шуму, на ранних этапах проектирования приобретает приобретает все большую актуальность и требует разработки приобретает все большую актуальность и требует разработки новых подходов к ее решению, в частности - создания современного программного комплекса экспресс-анализа схемных решений.

Авиационный шум принято подразделять на внутренний (шум в салоне самолета) и внешний (шум на местности). Проблема снижения шума самолета на местности является наиболее актуальной, так как его воздействию круглосуточно подвергаются территории площадью до нескольких миллионов квадратных километров, в том числе и зоны жилой застройки. Авиационный шум негативно сказывается не только на здоровье населения [38], но и на рыночной стоимости жилья [39] в районах, наиболее подверженных воздействию пролетающих самолетов.

По состоянию на настоящий момент существует ряд методик расчета авиационного шума, позволяющих весьма точно моделировать акустическое поле, создаваемое летательными аппаратами (JIA) на поверхности земли [13, 69, 81]. Однако, несмотря на значительную экспериментальную базу, имеющиеся методики имеют в основном прикладной характер, поскольку каждая из них «заточена» на конструктивные особенности характерного именно для нее узкого класса JIA. На этапе концептуального проектирования, когда формируется облик самолета, имеющиеся методики не находят широкого применения, потому что:

• при повышенной точности не позволяют быстро оценить принимаемое решение, что приводит к увеличению сроков проектирования и уменьшению количества рассмотренных альтернативных вариантов;

• не учитывают в полной мере особенностей компоновки ЛА, как геометрического объекта;

• не являются комплексными, т.е. ориентированы на ограниченный класс JIA с фиксированным набором схемных параметров и силовой установки (СУ);

• требуют от компоновщика владения специальными навыками профессионального акустика, что практически нереализуемо в большинстве современных КБ.

С другой стороны, отказаться от акустического анализа на этапе концептуального проектирования нельзя, поскольку увеличивается вероятность принятия неправильного решения, что приводит к:

• дополнительным материальным затратам на доработку конструкции и на оснащение уже запущенных в производство самолетов специальными шумоглушагцими устройствами, что в свою очередь приводит к повышению относительной массы агрегатов при общем снижении надежности;

• повышению стоимости эксплуатации ВС и, как следствие, снижению конкурентоспособности самолетов данного типа.

Актуальность проблемы и возможность ее решения на принципиально новом техническом уровне обусловили выбор темы исследования. Объективно существующие противоречия между повышением качества проектных работ, сокращением сроков проектирования и снижением материальных затрат привели к необходимости поиска новых методов и средств формирования геометрического облика самолета и разработки на их основе автоматизированной системы экспресс-анализа акустического облика альтернативных вариантов компоновки магистрального самолета на этапе концептуального проектирования.

Методологической и теоретической основой исследования являются фундаментальные труды по проблемам теоретической аэроакустики, к которым относятся работы ведущих специалистов ЦАГИ А. Г. Мунина [68, 69, 70], В. А. Максимова, В. Г. Дмитриева, Е. А Леонтьева [56], В. Е. Квитки [13], А. М. Мхитаряна [81], В. Ф. Самохина, Р. А. Шилова, И. С. Загузова [42] и др. В частности, в работах [13, 69, 70] рассмотрены проблемы воздействия авиационного шума на окружающую среду и человека; указаны основные источники шума самолетов с учетом фактора направленности, дана физическая картина шумообразования. В этих работах также рассмотрены различные способы снижения шума самолетов, изложена методология прогнозирования акустической обстановки в зоне аэропортов, учитывающая динамику парка самолетов и интенсивность их эксплуатации. В работе [81] приведены результаты исследований акустических характеристик шума самолетов с реактивными двигателями, рассмотрены вопросы нормирования шума самолетов и двигателей, приведены критерии оценки раздражающего воздействия самолетного шума. Разработанная авторами математическая модель позволяет осуществить выбор оптимального управления самолетом, обеспечивающего минимальные уровни шума на местности. Важной основой при разработке математической модели воздушной атмосферы стали труды JI. М. Брехов-ских и О. А. Година [26], в которых рассматриваются вопросы акустики слоистых сред и геометрической интерпретации их решения.

Помимо указанных выше работ в области теоретической аэроакустики, в основу исследования также положены фундаментальные труды, посвященные вопросам автоматизированного формирования геометрического облика самолета, к которым относятся работы, проведенные в МАИ на кафедре «Проектирование самолетов» под руководством С. М. Егера, О. С. Самойло-вича, В. В. Мальчевского, Н. К. Лисейцева, М. Ю. Куприкова и др.

Анализ работ убеждает в необходимости тесной интеграции наработок в области теоретической аэроакустики, автоматизированного формирования облика самолета и результатов экспериментальных исследований с целью дальнейшего повышения качества принятия технических решений на ранних этапах проектирования и создания современных САПР.

Практическая ценность диссертационной работы.

Разработанные методы проведения акустических расчетов и критерии обоснования выбора компоновки самолета, удовлетворяющей требованиям по шуму, математические модели объектов, сред и материалов, а также алгоритмы, процедуры и целевые функции использованы в созданной автором автоматизированной системе экспресс-анализа акустического облика магистрального самолета (СЭА АОМС). Программный комплекс является современным инструментом проектировщика-исследователя и предназначен для выработки технических рекомендаций по проектированию магистральных самолетов нового поколения, удовлетворяющих требованиям по шуму на местности.

Результаты работы могут быть использованы в НИИ и ОКБ авиационной промышленности при разработке комплексных систем автоматизированного проектирования и при подготовке специалистов по проектированию самолетов в авиационных учебных заведениях.

Внедрение результатов.

Разработанные методы анализа вариантов компоновки, геометрические и математические модели самолета, рельефа местности, траекторий взлета и захода на посадку, атмосферы, материалов, распространения звуковых волн и источников шума, а также алгоритмы и программный комплекс СЭА АОМС, внедрены в ОАО «Туполев», в ООО «Солидворкс Р.», каф. 904 «Инженерная графика» МАИ.

Основные теоретические положения и некоторые результаты исследования опубликованы автором в семи научных статьях [1, 4, 5, 7, 10, 11], одном учебно-методическом пособии [9], а также содержатся в тезисах докладов [2, 3, 6, 8] на научно-технических конференциях всероссийского и международного значения.

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, выводов по работе, заключения, списка литературы (103 работы отечественных и зарубежных авторов) и приложения. Общий объем диссертации - 236 страниц, включая 12 таблиц и 113 рисунков.

ВЫВОДЫ

Предложен новый метод автоматизированного экспресс-анализа ком-I юг гон к и магистрального самолета и-? условия у> ю в j re г rropei i и я требованиям ио шуму на местности. Сущность метода заключается и декомпозиции излучаемого шума на инвариантную и геометрическую составляющие, что позволяет решить задачу выбора рациональных схемных решений и достичь заданного уровня акустического совершенства самолета.

1. В рамках исследования выявлено, что достижение высокого уровня акустического совершенства проектируемого самолета может быть обеспечено путем анализа множества альтернативных вариантов компоновки, что чребует обязательного использования САПР.

2. Проведенный сравнительный анализ существующих САПР показывает их практическую неприменимость для проведения расчетов на этапе концептуального проектирования. Из результатов анализа видно, что срсднсс значение суммарной оценки равняется 74,4 балла, что составляет 57% от максимально возможного значения. В результате анализа у всех рассмотренных программных продуктов выявлен избыточный для этана концептуального проектирования набор функциональных возможностей и, одповремешю с этим, абсолютно все рассмотренные системы требуют тщательной подготовки расчетной модели, что наряду со значительными затратами времени требует высокой квалификации специалиста, выполняющего расчет. Перечисленные недостатки доказывают необходимость разработки принципиально нового класса программного обеспечения.

3. Результаты сравнительного анализа математических моделей распространения звука показывают, что наиболее предпочтительной моделью для выполнения акустического экспресс-анализа компоновки самолета на этапе концептуального проектирования является стержневая модель Гаусса, относящаяся к гибридным методам геометрической акустики и обладающая достаточной точностью и высокой скоростью расчета.

4. В основу разработанной методики оптимизации акустической компоновки самолета положен принцип суперпозиции инвариантной и геометрической составляющих шума, что позволяет учесть при выполнении расчета особенности взаимного расположения элементов планера и силовой установки и обеспечивает возможность автоматизированного поиска компоновочных решений, понижающих уровень шума на местности.

5. Выполненная автором адаптация стандартной методики расчета эффективных уровней воспринимаемого шума обеспечивает возможность ее полноценного использования в расчетных алгоритмах САПР.

6. Разработанная комплексная расчетная модель «Самолет - земная поверхность» состоит из совокупности подмоделей: объемной параметрической модели самолета, геометрической модели рельефа местности, моделей траекторий взлета и захода на посадку, модели атмосферы, акустической модели материалов, модели распространения звуковых волн и моделей источников шума.

7. Формализация свойств, механизмов поведения и перекрестных связей между подмоделями в рамках единой модели «Самолет — земная поверхность» обеспечивает возможность разработки алгоритмов САПР, описывающих качественное и количественное поведение, как отдельных объектов, так и модели в целом.

8. Приведенные в работе результаты фундаментальных исследований в области аэроакустики, подтверждают адекватность выбранных методов и принятых допущений, составляющих основу комплексной расчетной модели «Самолет - земная поверхность».

9. Па основе комплексной расчетной модели «Самолет - земная поверхность» разработана концепция и выполнена полная программная реализация автоматизированной системы экспресс-анализа акустического облика магистрального самолета, предназначенной для проведегшя проектных исследований при формировании облика самолета. Применение СЭА АОМС на этапе концептуального проектирования обеспечивает однозначное соответствие компоновки разрабатываемого самолета предъявляемым требованиям и позволяет создавать компоновки с дополнительным запасом по шуму на случай дальнейшего ужесточения авиационного законодательства.

10. Программная реализация СЭА АОМС, работающая на уровне единой информационной модели с СГМ, доказывает реальные практические преимущества интегрированных комплексов по сравнению с традиционными решениями. Интеграция с СГМ не только упрощает диалог пользователя с модулем экспресс-анализа, но и обеспечивает адекватное автоматическое обновление расчетной схемы при внесении конструктивных изменений в геометрическую модель проектируемого самолета. Согласно экспертным оценкам это приводит к сокращению сроков проектирования в 3-5 раз.

11. Верификация алгоритмов СЭА АОМС показала, что система соответствует заданным техническим требованиям и обеспечивает получение достоверных результатов:

• при расчете эффективных уровней воспринимаемого шума в СЭА АОМС суммарная величина поправок на тональность, продолжительность воздействия и дискретные составляющие шума составила 10,06 HPN/jJb, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 17228-87 (не превышает 15 ЕтдБ);

• в результатах расчета зафиксированы превышения эталонных значений в двух контрольных точках, которые в сумме составляют 0,36 ЕРЫдБ, что на порядок меньше нормируемой величины (4 ЕРТЧдБ по ГОСТ

17228-87);

• суммарная погрешность вычислений для трех контрольных точек составила 0,94 НРТЧдБ (0,958 % от расчетного уровня птума) при величине доверительною интервала 3 ЕРНдБ.

12. Проектные исследования альтернативных вариантов компоновки силовой установки, выполненные с помощью СЭА АОМС, показали что:

• схемы с двумя и четырьмя двигателями под крылом практически не позволяют использовать эффекты экранирования шума конструкгивными элементами планера самолета, однако количество двигателей является определяющим фактором, благодаря чему уровни EPNL варианта с двумя двигателями в среднем в 1,1 раза шике соответствующих уровней с четырьмя двигателями;

• при компоновке двух двигателей над крылом в результате экранирующего действия крыла шум снижается на величину до 2 ПРТМдБ в передней полусфере и на 3 ЕРНдБ в задней полусфере;

• для самолета с трехдвигательной силовой установкой при разбеге фюзеляж экранирует шум вентилятора из воздухозаборника центрального двигателя, а крыло экранирует при взлете и посадке шум вентиляторов всех двигателей в переднюю полусферу; однако Т-образнос горизонтальное оперение, являющееся следствием трехдвигательной СУ, отражает часть звуковой энергии в направлении земной поверхности, что является недостатком схемы с тремя двигателями;

• наибольшее снижение шума на местности обеспечивают два из рассмотренных вариантов компоновки двигателей: вариант с двумя двигателями под крылом и вариант с тремя двигателями в хвостовой части, что подтверждается широким применением этих схем на современных отечественных и зарубежных самолетах;

• совпадение результатов расчетов со статистическими данными подтверждает достоверность методов, положенных в основу СЭА АОМС, и их практическую применимость при анализе геометрических компоновок на этапе концептуального проектирования.

Таким образом, в данной диссертационной работе разработано научно-методическое обеспечение САПР, включающее методики, алгоритмы и прикладные программные средства экспресс-анализа акустического совершенства магистрального самолета, которые позволяют решать задачу компоновки с учетом требований по шуму на местности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В связи с постоянно ужесточающимися требованиями по шуму на местности все большую актуальность приобретает задача создания новых магистральных самолетов с высоким уровнем акустического совершенства. Однако в процессе проектирования возникает проблема оперативного выявления конструктивно-компоновочных решений, наилучшим образом обеспечивающих снижение шума самолета.

Решение данной задачи требует разработки принципиально нового класса программных продуктов - так называемых средств экспресс-анализа, позволяющих инженеру-проектировщику (а не профессиональному акустику) в минимальные сроки рассмотреть множество альтернативных компоновочных решений и оценить их влияние на шумовые характеристики создаваемого самолета.

Для обеспечения заданных требований система экспресс-анализа должна обладать следующими качествами:

• высокой скоростью расчета и точностью результатов,

• быть интуитивно понятной и простой в использовании,

• иметь максимальную степень интеграции с современными системами объемного геометрического моделирования, в которых работают проектировщики.

Проведенный анализ рынка САПР показал практическую неприменимость предлагаемых программных продуктов для решения проектных задач на этапе формирования облика самолета. Это обусловило выбор направления данного диссертационного исследования. Методологической и теоретической основой исследования стали труды ведущих специалистов ЦАГИ, ЦИАМ, Института прикладной механики РАН и Физического факультета МГУ, МАИ.

Научная новизна диссертации заключается в разработке научно-методического обеспечения САПР, включающего методики, алгоритмы и программные средства экспресс-анализа акустического облика магистрального самолета, которые позволяют решать задачу компоновки с учетом требований по шуму на местности.

В ходе работы выявлены специфические задачи компоновки магистрального самолета, предложен и апробирован метод декомпозиции излучаемого шума на инвариантную и геометрическую составляющие, решена обратная задача выбора рациональных схемных решений и вариантов компоновки силовой установки, обеспечивающих соответствие проектируемого магистрального самолета требованиям по шуму на местности.

Для использования в САПР была модифицирована стандартная методика расчета эффективных уровней воспринимаемого шума, разработана комплексная расчетная модель «Самолет - земная поверхность» и создана автоматизированная система экспресс-анализа акустического облика магистрального самолета, работающая в интегрированном режиме с современными системами геометрического моделирования и обеспечивающая точное и оперативное решение проектных задач.

1. Абашев О.В., Аведьян А.Б. SolidWorks 2004: новая глава в книге о САПР. Москва, Изд. КомпьютерПресс, «САПР и графика», 2003, №8.

2. Аведьян А.Б. Разработка экспериментальной автоматизированной системы анализа проектно-конструкторских решений. М: Изд. МИЭМ, 1997.

3. Аведьян А.Б., Евченко К.Г., Привезенцева А.В., Неганов И.А. Повышение характеристик эксплуатационной технологичности самолета путем выбора оптимального вектора конструктивно-компоновочных решений. М: Изд. МАТИ, 1997.

4. Аведьян А.Б. CAD/CAE-программы для проектирования и расчета инженерных конструкций. С.-Петербург, «RM-magazine», 1998, № 2.

5. Аведьян А.Б. Современные программные комплексы для решения инженерных и прикладных научных проблем. Москва, Изд. Компьютерпресс, «САПР и графика», 1998, № 4.

6. Аведьян А.Б., Аксенов А.А. Специализированные приложения CAD-системы SolidWorks. Казань, «COMPUTERWORLD-Казань», 1999, № 3.

7. Аведьян А.Б., Куприков М.Ю. Методика компоновки силовой установки магистрального самолета с учетом ограничений по шуму на местности //

8. Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н.Е. Жуковского: Тезисы докладов. М: Изд. ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 2000.

9. Аведьян А.Б., Гагасов Д.А., Куприков М.Ю. Твердотельное моделирование в курсе «Инженерная графика»: Учебное пособие. М. : МАИ, 2001. 36 с.

10. Аведьян А.Б. SolidWorks API универсальная платформа для разработки пользовательских приложений. Москва, Изд. КомпьютерПресс, «САПР и графика», 2002, №8.

11. Аведьян А.Б. SolidWorks стандарт трехмерного проектирования. Москва, Изд. КомпьютерПресс, «САПР и графика», 2003, №1.

12. Аведьян А.Б. ЗБ-дизайн и гибридное параметрическое моделирование. Москва, Изд. КомпьютерПресс, «САПР и графика», 2003, №10.

13. Авиационная акустика. Под ред. А. Г. Мунина и В. Е. Квитки. М.: Машиностроение, 1973 448 с.

14. Авиационные правила. Часть 36. Летно-исследовательский институт им. М. М. Громова, 1994.

15. Акустика: Справочник / А.П. Ефимов, А.В. Никонов, М.А. Сапожков, В.И. Шоров; Под ред. М.А, Сапожкова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989. - 336 е.: ил.

16. Алексеев А.В., Борисов А.Н., Вилюмс Э.Р., Слядзь Н.Н., Фомин С.А. Интеллектуальные системы принятия проектных решений. Рига: Зинатне, 1997.

17. Алешкевич В.А., Деденко Л.Г., Караваев В.А. Колебания и волны. Лекции. Москва, Издательство Физического факультета МГУ, 2001.

18. Арепьев А.Н. Концептуальное проектирование магистральных пассажирских самолетов. Компоновка и летные характеристики: Учебное пособие. М.: МАИ, 1999.-88 с.

19. Арепьев А.Н. Концептуальное проектирование магистральных пассажирских самолетов. Выбор схемы и параметров: Учебное пособие. М.: МАИ, 1996.-96 с.

20. Арепьев А.Н., Богачева С.В., Калганов А.Ф., Куприков М.Ю., Максимович В.З., Галин Л .Я. Автоматизация проектирования самолета. Учебное пособие к лабораторным работам. М.: МАИ, 1996. 72 с.

21. Аэродинамика и динамика полета магистральных самолетов. Под ред. Г.С. Бюшгенса. Пекин: Авиа-издательство КНР, 1995. 772 с.

22. Бонд Д. В книгу о шуме вписывается 4-я глава. // Журнал Авиатранспортное обозрение 2002, № 32.

23. Боев Н.В., Ворович И.И., Сумбатян М.А. Метод граничных интегральных уравнений в задачах коротковолновой дифракции // Известия АН. Механика твердого тела Москва, 1992 №3.

24. Боев Н.В., Сумбатян М.А. Переотражения высокочастотных волн на поверхности сложной формы // Сборник научных трудов к 90-летию со дня рождения акад. НАН Арм. Н.Х. Арутюняна. Ереван, 2003.

25. Бондаренко B.C., Ефремов А.И., Котин В.Ф. Аэропорты Московского авиационного узла. Проблемы и направления развития. М: Прогресстех, «Аэропорты. Прогрессивные технологии», № 3,2002.

26. Бреховских JI.M., Годин О.А. Акустика слоистых сред. М.: Наука, 1989. -416 с.

27. Бронштейн И.Н. Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: ГИТТЛ, 1956.

28. Брусов B.C., Баранов С.К. Оптимальное проектирование летательных аппаратов: Многоцелевой подход. М.: Машиностроение, 1989. 232 с.

29. Волков-Богородский Д.Б. Применение блочного аналитико-численного метода мультиполей к задачам акустики. М.: Институт прикладной механики РАН, 2004.

30. Вычислительная техника в инженерных и экономических расчетах. Учебник для вузов. Под. ред. Б. В. Анисимова. М.: «Высшая школа», 1975, 302 е., ил.

31. Геминтерн В.И., Штильман М.С. Оптимизация в задачах проектирования. М.: Знание, 1982.

32. Геминтерн В.И., Каган Б.М., Методы оптимального проектирования. М.: Энергия, 1980. -160 с.

33. Гордиенко В.А. Веьсгорно-фазовые методы в акустике. Москва, Издательство Физического факультета МГУ, 2001, УДК 534. 222.

34. ГОСТ 17228-87. Самолеты пассажирские и транспортные. Допустимые уровни шума, создаваемого на местности. М.: Изд. Госстандарта, 1985.

35. ГОСТ 17229-85. Самолеты пассажирские и транспортные. Метод определения уровней шума, создаваемого на местности. М.: Изд. Госстандарта, 1985.

36. ГОСТ 34.602-89. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы. М.: Изд. Госстандарта, 1990.

37. ГОСТ 34.601-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы: стадии создания. М.: Изд. Госстандарта, 1992.

38. Дунаевский JI. В. Экономическая оценка ущерба (нагрузки на людей) от шумового загрязнения акустической среды населенных мест. //В кн.: Че-пурных Н. В., Новоселов А. Л., Дунаевский Л. В. Экономика природопользования. М., Наука, 1998, с. 108-123.

39. Дунаевский Л. В. О связи рыночной цены на жилье и шумового фактора (на примере г. Москвы). Электронный журнал «Техническая акустика» <http://webcenter.ru/~eeaa/ejta> 2002,2.

40. Егер С.М., Лисейцев Н.К., и др. Проектирование самолетов. М.: Машиностроение, 1983. 616 с.

41. Егер С.М., Лисейцев Н.К., Самойлович О.С. Основы автоматизированного проектирования самолетов. М.: Машиностроение, 1986. 232 с.

42. Загузов И.С. О коррекции методики расчета уровней шума самолета в контрольных точках при летных акустических испытаниях // Сборник статей по авиационной акустике. Выпуск 2355. Изд. отд. ЦАГИ, 1988.

43. Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука, 1973. 496 с.

44. Кини Р.Л., Райфа X. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. М.: Радио и связь, 1981.

45. Киселев В.А. Вопросы компоновки пассажирских самолетов. Пособие к дипломному проектированию. Москва, МАИ, 1977.

46. Коваленко В.Н. Системы автоматизации проектирования вчера, сегодня, завтра. Институт прикладной механики РАН, Москва, Изд. Открытые системы, 1997, №2.

47. Кожевников Ю.В. Статическая оптимизация летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1978. 173 с.

48. Копров Б.М. О рефракции звука в стратифицированном приземном слое атмосферы// Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1989. Т.25, №8. С.819-825.

49. Корячко В.П., Курейчик В.М., Норенков И.П. Теоретические основы САПР: Учебник для вузов. М.: Знергоатомиздат, 1987. 400 с.

50. Котин В.Ф. Воздействие авиационного шума на человека в районе аэропорта (аэродрома). М: Прогрессгех, «Аэропорты. Прогрессивные технологии», № 1, 2004.

51. Крауфорд Ф.С. Общая физика. Том 3. Волны. 529 с.

52. Куприков М.Ю. Выявление влияния ограничений по базированию на методику автоматизированной компоновки самолета. Москва, МАИ, каф. 101. Отчет о НИР 68160-01101. 1995. 165 с.

53. Куприков М.Ю. Структурно-параметрический синтез геометрического облика самолета при «жестких» ограничениях. Учебное пособие. Москва, МАИ, 2003.

54. Леонтьев Е.А. Некоторые вопросы теоретической аэроакустики. Влияние земной поверхности на распространение звука // Сборник статей. Труды ЦАГИ. Выпуск 2499. Изд. отд. ЦАГИ, 1991.

55. Лигум Т.И., Скрипниченко С.Ю., Шишмарев А.В. Аэродинамика самолета Ту-154Б. М.: Транспорт, 1985. - 263 с.

56. Липаев В.В. Качество программных средств. Методические рекомендации. Под общей ред. проф., д.т.н. А.А. Полякова М.: Янус-К, 2002, 400 е., 47 илл.

57. Лисейцев Н.К. Развитие теории и методов проектирования самолетов на базе новых информационных технологий. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МАИ, 1992. 325 с.

58. Лисейцев Н.К., Самойлович О.С., Вопросы машинного проектирования и конструирования. М.: МАИ, 1977. 84 с.

59. Львов В.П. Автоматизированные системы анализа и оценки вариантов компоновочных схем самолетов. М.: МАИ, 1982. 54 с.

60. Малышев В.В. Методы оптимизации сложных систем. М.: МАИ, 1981.

61. Мальчевский В.В. Автоматизация процесса компоновки самолета: Учебное пособие для ФПК. М.: МАИ, 1987. 54 с.

62. Мальчевский В.В. Формализация основных компонентов процесса автоматизированной компоновки летательного аппарата // Труды МАИ, Вып. 394. М.: МАИ, 1977. с. 30-36.

63. Математика и САПР: В 2-х кн. Кн. 1. Пер. с франц./ Шенен П., Коснар М., Гардан И. И др. М.: Мир, 1988. 204 с.

64. Мельников Б., Самойлов В. ICAO определилась с Главой 4. // Журнал Авиатранспортное обозрение 2002, № 37.

65. Микеладзе В.Г., Титов В.М. Основные геометрические и аэродинамические характеристики самолетов и ракет: Справочник. М.: Машиностроение, 1990.- 144с.

66. Мунин А.Г., Кузнецов В.М., Леонтьев Е.А. Аэродинамические источники шума. М.: Машиностроение, 1981.

67. Мунин А.Г., Самохин В.Ф., Шипов Р.А. и др. Авиационная акустика: В 2-х ч. Ч. 1. Шум на местности дозвуковых пассажирских самолетов и вертолетов. Под ред. Мунина А.Г. М.: Машиностроение, 1986. 248 е., ил.

68. Мунин А.Г. Акустика пассажирских самолетов 2000-х годов // Материалы пленарных докладов на IX конференции по авиационной акустике. Изд. отд. ЦАГИ, 1994.

69. Назаров Д. С. О достоверности расчетов конструкций методом конечных элементов. Москва, Изд. КомпьютерПресс, «САПР и графика», 2000, №7.

70. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М.: Высшая школа, 1980. 311 с.

71. Петренко А.И. Основы автоматизированного проектирования. Киев.: Техника, 1982.-292 с.

72. Пиявский С.А., Брусов B.C., Хвилон Е.А. Оптимизация параметров многоцелевых летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1974.

73. Самойлович О.С. Формирование облика самолета в системе автоматизированного проектирования. М.: Воениздат, 1980. -140 с.

74. Самойлович О.С. Формирование области существования самолета в пространстве обобщенных проектных параметров. М.: МАИ, 1994.

75. Самохин В.Ф. Шумные самолеты ожидает незавидная судьба // Авиарынок/Деловой журнал. — 1998, № 1, с. 26-27.

76. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие для втузов: В 9 кн./ И.П. Норенков. Кн. 1. Принципы построения и структура М.: Высшая школа, 1986.-127 с.

77. Слейгл Дж. Искусственный интеллект. Подход на основе эвристического программирования. М.: Мир, 1973.

78. Снижение шума самолетов с реактивными двигателями. Под ред. А. М. Мхитаряна. М.: Машиностроение, 1975. 264 с.

79. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1998.

80. Теория и практика проектирования пассажирских самолетов. Под редакцией Новожилова Г.В. М.: Наука, 1972.

81. Третьяков Д.В. Ближнее акустическое поле импульсной струи. Москва, Издательство Физического факультета МГУ, 2000.

82. Хорафас Д., Легг С. Конструкторские базы данных. М.: Машиностроение, 1990. 224 с.

83. Шкадов Л.М. Машинное проектирование летательных аппаратов. ВИНИТИ, 1976.

84. Шкадов Л.М., Андронов А.С., Лазарев В.В., и др. Основные принципы построения системы проектирования самолета с использованием ЭВМ. Труды ЦАГИ, вып.2021.- М.: ЦАГИ, 1979.

85. American National Standards Institute. Method for the Calculation of title Absorption of Sound by the Atmosphere, ANSI Sl.26-1995, 1819 L Street NW, Washington, DC, 20036, 1995.

86. Brian Pearce, David Pearce. Setting Environmental Taxes for Aircraft: A Case Study of the UK. CSERGE Working Paper GEC, 2000-26.

87. Calculation of Road Traffic Noise. Barrier Correction. ISBN 0 11 550847 3. U.K. Department of Transport, 1988.

88. David W. Forsyth, John Guiding and Joseph DiPardo, Review of Integrated Noise Model (EMM) Equations and Processes, NASA/CR-2003-212414, May 2003, pp. 56.

89. European Civil Aviation Conference, "Report on Standard Method of Computing Noise Contours around Civil Airports", ECAC Doc 29, European Civil Aviation Conference, July 1997.

90. Federal Aviation Administration (FAA), Office of Environment and Energy (AEE), INM 6.1 User's Guide, Federal Aviation Administration, Noise Division, AEE-100, 800 Independence Avenue, S.W., Washington DC, 20591, September, 1999.

91. Noise Standards: Aircraft Type and Airworthiness Certification, Federal Aviation Regulations Part 36, Federal Aviation Administration, 1993.

92. Peter Hullah, Laurent Cavadini. Aircraft noise modelling validation through the use of full 4-D flight trajectories including thrust calculation. 4th FAA/Eurocontrol R&D Conference. Santa Fe, New Mexico, 3-7 December 2001.

93. Raymond M. C. Miraflor. Integrating a noise modeling capability with simulation environments. NASA Ames Research Center. Moffett Field, California, 2002.

94. Raynoise Revision 3.0. Users manual. LMS Numerical Technologies N.V., Leuven, Belgium, 1998, pp. 374.

95. SAE Committee A-21, Aircraft Noise. Procedure for the Calculation of Aircraft Noise in the Vicinity of Airports. SAE Aerospace Information Report SAE AIR 1845, Society of Automotive Engineers, 1986.

96. Society of Automotive Engineers, Committee A-21, "Standard Values of Atmospheric Absorption as a Function of Temperature and Humidity", Aerospace Recommended Practice No. 866A, SAE Inc., 400 Commonwealth Drive, Warren-dale, PA 15096, March 1975.

97. Torenbeek E.; Synthesis of Subsonic Airplane Design. Delft Universitz Press; 1982.

98. U.S. Standard Atmosphere 1976, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 1976.