автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.02, диссертация на тему:Многослойные панели авиационных конструкций и их звукоизоляционные характеристики

На правах рукописи

9 с/

ДОСИКОВА ЮЛИЯ ИГОРЕВНА

МНОГОСЛОЙНЫЕ ПАНЕЛИ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИХ ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Специальность 05.07.02 - Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

1 9 ДЕК 2013

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань-2013

005544067

005544067

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева -КАИ» (КНИТУ-КАИ) на кафедре «Прочность конструкций».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Закиров Ильдус Мухаметгалеевич

Официальные оппоненты Катаев Юрий Павлович

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева - КАИ», кафедра Технология машиностроительных производств, профессор

Зиннуров Руслан Асхатович

кандидат технических наук ФГБОУ ВПО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет», кафедра Сопротивление материалов, старший преподаватель

Ведущая организация Казанский филиал КБ ОАО «Туполев»

i

Зашита состоится 30 декабря 2013 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.079.05 при Казанском национальном исследовательском техническом университете им. А.Н.Туполева - КАИ; 420111, г. Казань, ул. К.Маркса, д. 10 (E-mail: kai@kstu-kai.ru. сайт http://www.kai.ru)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н.Туполева - КАИ.

Автореферат разослан 29 ноября 2013г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Снигирев Виталий Филиппович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема снижения уровня авиационного шума является одной из основных проблем защиты окружающей среды и людей от воздействия летательных аппаратов и иных источников повышенного шума. В связи с наблюдающимся ростом объема воздушных перевозок и увеличением интенсивности эксплуатации самолетов экологическая обстановка требует большого внимания и вследствие этого ужесточаются нормативные требования по шуму на местности и в кабинах самолетов. Так как сегодня рынок направлен на потребителя, снижение уровня шума в салоне самолета обусловлено не только нормативными требованиями, но и направлено на повышение комфорта в полете.

Шум неблагоприятно воздействует на людей, живущих вблизи аэропортов, пассажиров, а также обслуживающий персонал. Высокие уровни авиационного шума являются также причиной усталостных повреждений элементов самолетных конструкций и выхода из строя аппаратуры. Проблема акустики летательных аппаратов тесно связана с вопросами проектирования, технологии производства и эксплуатации авиационной техники; она имеет важное значение для выбора основных параметров летательного аппарата.

Цель диссертации - повышение эффективности звукоизоляционных характеристик многослойных панелей.

Для реализации поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:

1.Анализ конструкций многослойных панелей.

2.Экспериментальное определение основных параметров складчатого заполнителя, влияющих на звукоизоляционные характеристики панели.

3.Разработка расчетных зависимостей для определения звукоизоляционных характеристик панелей со складчатым заполнителем.

4.Разработка рекомендаций по практическому использованию панелей со складчатым заполнителем в качестве звукоизоляционного материала.

Научная новизна.

— Впервые проведено комплексное экспериментальное исследование зву-

коизоляционных характеристик многослойных панелей со складчатым заполнителем, из которого определено влияние внутренней геометрии на звукоизоляционные характеристики многослойной панели с заполнителем г-гофр, ориентации каналов и наличия клеевого слоя между заполнителем и обшивкой.

— Получены зависимости для расчета звукоизоляционных характеристик

панелей с заполнителем 2-гофр.

Практическая ценность результатов данной работы заключается в том, что даны рекомендации по разработке и использованию звукоизоляционных панелей при проектировании, изготовлении и эксплуатации самолетов малой

авиации, газораспределительных станций, строительстве малоэтажных зданий и сооружений.

Разработаны рекомендации по снижению шума в салоне легкого самолета «Мурена» фирмы «МВЕН» с применением звукоизоляционных панелей со складчатым заполнителем. Осуществлена работа по приведению в соответствие с требованиями нормативных документов уровня шума в помещении блока редуцирования и выходов линий редуцирования из блока редуцирования для «Газораспределительной станции - 1 Невинномысск» с применением многослойных звукозащитных кожухов, где в качестве заполнителя используется складчатая структура на основе зигзагообразного гофра. По итогам работы на «Газораспределительной станции - 1 Невинномысск» установлены звукозащитные кожухи.

Разработанные рекомендации, расчетные зависимости и программные средства могут быть использованы при проектировании звукоизоляционных конструкций летальных аппаратов и иных источников повышенного шума, а также при дальнейших научных исследованиях и разработках в области звукоизоляции.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях:

- Практические результаты работы были представлены на конкурсе научно-исследовательских работ Газпром (Трансгаз Казань) среди студентов и аспирантов ВУЗов Республики Татарстан «Актуальные аспекты и инновации в транспортировке газа». Работа заняла I место и отмечена дипломом;

- Международная Научно-Техническая конференция «Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы - 2013» (МТК - «ИМТОМ-2013»);

- XX Туполевские чтения «Международная молодежная научная конференция 22-24 мая 2012 года»;

- XVIII Туполевские чтения «Международная молодежная научная конференция 26-28 мая 2010 года»;

- X Международный симпозиум "Энергоресурсоэффективность и энергосбережение в Республике Татарстан". Казань, 1-3 декабря 2009 г.;

- III Международная научно-практическая конференция "Инновационные технологии в проектировании и производстве изделий машиностроения (ИТМ-2008)". Казань, 17-19 сентября 2008 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 1 патент, 2 статьи в журналах рекомендованных ВАК, 8 работ в материалах международных конференций и симпозиумов, 1 статья в зарубежном сборнике.

На защиту выносится:

1.Результаты экспериментальной оценки звукоизоляционных характеристик многослойных панелей с заполнителем Z-гoфp в зависимости от параметров внутренней геометрии г-гофра и ориентации каналов внутри заполнителя, а также наличия клеевого слоя между заполнителем и обшивкой.

2.Математическая модель для определения звукоизоляционных характеристик панелей с заполнителем Z-гoфp.

3.Эмпирические зависимости для определения звукоизоляционных характеристик панелей с заполнителем 7-гофр.

4.Рекомендации по использованию панелей с заполнителем г-гофр для легкого самолета, строительных конструкций и звукозащитных кожухов на газораспределительных станциях.

Достоверность предложенных методов, решений и полученных результатов обеспечивается тем, что эксперименты проведены с использованием современной аппаратуры по методике, определенной действующими стандартами, и с использованием аттестованных измерительных приборов. Повторяемость результатов экспериментов удовлетворяет требованиям ГОСТ 27296-87. При теоретическом исследовании использованы строгие математические методы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения и 5 глав, содержащих обзор литературы и постановку задачи исследования, описание проведенных звукоизоляционных испытаний, обработку результатов исследований и рекомендации по расчету; области использования и рекомендаций по практическому применению; общих выводов и списка литературы. Работа изложена на 129 страницах, включает в себя 65 рисунка, 38 таблиц, библиография включает 95 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, охарактеризована научная новизна и практическая ценность полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту. Дана краткая аннотация всех разделов диссертации.

В первой главе проанализированы источники возникновения шума в самолетах. В настоящее время самолеты, удовлетворяющие допустимым нормам по уровню шума, зачастую не удовлетворяют оптимальным нормам. Условия труда и рынок диктуют новые подходы, и сегодня деятельность большинства разработчиков авиационных конструкций направлена, в том числе, на снижение уровня шума в салонах самолетов, кабине пилотов и на местах обслуживающего персонала.

Вопросами воздействия шума на человека и его снижением стали заниматься еще в середине прошлого века. Первым, кто объединил все знания об акустике и изложил их в доступной форме, был Р. Тэйлор. В России первопроходцами в авиационной акустике были А.Г. Мунин и В.Е. Квитка, которые выпустили книгу по данной тематике, являющуюся основным справочником в данной области и сегодня.

Сейчас вопросами снижения шума в авиации занимаются ученые из ЦАГИ, ВИАМ и различных ВУЗов страны. Большое внимание уделяется проблемам снижения шума на всех этапах его образования, от снижения шума в силовой установке, в том числе с помощью звукопоглощающих конструкций, до снижения шума в салоне летательного аппарата с помощью установки звукоизоляционных панелей.

Анализ показал, что для снижения шума в салоне самолета применяются как трехслойные, так и многослойные звукоизоляционные панели. Материалы заполнителей, используемые в таких панелях, можно разделить на легкие вспененные материалы (материалы на основе пенопласта и т. д.), легкие волокнистые материалы (материалы на основе стекловолокна, минерального волокна и т.д.) и ячеистые конструкции (конструкции, в основе которых лежат соты). При этом звукоизоляционные характеристики панелей зависят как от используемых материалов, так и от комбинаций материалов между собой.

При каждом взлете и посадке самолета происходит резкий скачок температур, что приводит к образованию конденсата. Образование конденсата и удерживание влаги внутри конструкции приводит к утяжелению самолета, а также влияет на прочностные и звукоизоляционные характеристики конструкции. Анализ существующих конструкций показал, что шевронные конструкции являются интересными с точки зрения звукоизоляции и удаления конденсата.

Разработками по исследованию и внедрению в производство складчатых структур и конструкций занимались В.И. Халиулин, И.М.Закиров, Ю.П.Катаев, К.А.Алексеев, Н.И.Акишев, Г.В.Мовчан, Р.А.Каюмов, Р.А.Зиннуров, В.В.Батраков, С.Фишер, С.Хеймбс, С.Кильчерт, М.Клаус, К.Клузель и др.

Известны работы по исследованию акустических характеристик складчатых структур, которыми занимались В.И.Халиулин, В.В.Батраков, Д.Г.Меняшкин, В.А.Чистяков, О.В.Назаров, С.А.Богданов, И.М.Закиров, Ю.П.Катаев, А.Пайффер, Р.Майер и др. В данных работах отмечается, что складчатые заполнители обладают более высокими звукопоглощающими характеристиками, чем сотовые конструкции, а также являются перспективным материалом для использования в звукоизоляционных панелях.

Исследованиями в области теоретического определения звукоизоляционных характеристик материалов и конструкций занимались Мунин А.Г., Ефим-цев, Климухин A.A., Анджелов B.JI., Шубин И.Л., Лалаев Э.М., Федоров H.H.,

Крейтан В.Г.,Герасимов А.И., М.Хекл, Х.А.Мюллер, К.Гёзеле, Паймушин В.Н., Тарлаковский Д.В., Закиров И.М., Катаев Ю.П. и др. В основе большинства существующих расчетных методов по звукоизоляции лежит аппроксимация экспериментальных данных. Теоретические модели описывают в первую очередь однородные материалы, а также панели с сотовым заполнителем (Тарлаковский Д.В., Паймушин В.Н.).

Недостатком существующих методов является тот факт, что при определении звукоизоляционных характеристик не учитывается структура конструкции и материалов. Для определения звукоизоляционных характеристик новых конструкций и материалов существующими методами необходимо проводить экспериментальные исследования.

Вторая глава посвящена определению параметров, оказывающих влияние на звукоизоляционные характеристики панелей со складчатым заполнителем, а также разработке конструкций панелей для экспериментальных исследований.

Определено, что наибольший интерес представляет исследование влияния на звукоизоляционные характеристики панелей параметров внутренней геометрии заполнителя Z-гофр в трехслойных и многослойных панелях, ориентации каналов заполнителя, а также наличия клеевого слоя между заполнителем и обшивкой.

Для оценки влияния параметров внутренней геометрии Z-гофра (рисунок 1) на звукоизоляционные характеристики как трехслойных, так и многослойных панелей предложено исследовать панели с различными параметрами внутренней геометрии, но с одинаковой поверхностной плотностью заполнителя и обшивок. С этой целью разработана математическая модель для трехслойных панелей, позволяющая выбрать параметры внутренней геометрии таким образом, чтобы поверхностная плотность тР (г/м2) всех панелей совпадала.

Рисунок 1 - Параметры внутренней геометрии элементарного модуля

sin Д, + y]sm2 Д, -sin2 а

mP = Рм I . , >

sin p0 —sin" 0Г

где pM - поверхностная плотность материала заполнителя, г/м2, а0, мм - длина ребра по пилообразной линии, Ь0, мм - длина ребра по зигзагообразной линии, Ро° - угол между ребрами а0 и Ь0.

Объемная плотность заполнителя рассчитывается по формуле:

т„

где Н- высота заполнителя, м.

Параметры внутренней геометрии модуля заполнителя рассчитываются в

соответствии с формулами:

Н . m. sin от . . Sin«- . а0=-, р = arcsm ,—-— - , or=arcsm-,

sinQ" 4тр2~Рм2

a cosД, . о ■ l-cos2^

р = arceos-—, Д, = arcsm -г—. ,

cos or у 1 -sin" or cos p

a = arcsin(sino1 sin/ЗА ■

Для корректного функционирования модели должны выполняться условия:

Д , > а; а > а \ /? </?„.

Также разработана математическая модель для многослойных панелей:

н . , Seos а . . (*-l)sinor рн

¡z0 =-, ь0=—. Д, = arcsin , , где k =

sin« ^cos2 a-cos2 Д, \к2 —2k P„Sp

где: рр, кг/м3 - плотность материала, мм - толщина материала,

мм - ширина Z-гофра по зигзагообразной линии. Для оценки влияния на звукоизоляционные характеристики направления каналов Z-гофра внутри многослойной панели разработаны панели, в которых каналы ориентированы как в направлении вдоль источника шума (рисунок 2, а), так и в направлении перпендикулярно источнику шума (рисунок 2, 6).

Рисунок 2 - Образцы заполнителя /-гофр: а - каналы ориентированы в направлении источника шума, б - каналы ориентированы в направлении перпендикулярно источнику шума

Для оценки влияния клеевого слоя между заполнителем и обшивкой разработаны панели с клеевым слоем и без него.

Для оценки звукоизоляционных характеристик заполнителя складчатой структуры типа 7-гофр представляет интерес сравнение заполнителя 2-гофр с уже известным и широко применяемым заполнителем. Наиболее востребованы сегодня волокнистые и вспененные материалы. Как показал анализ литературы, волокнистые материалы обладают значительно более высокими звукоизоляционными свойствами в сравнении с вспененными. Поэтому наибольший интерес представляет сравнение звукоизоляционных характеристик панелей с заполнителем складчатой структуры типа Z-гoфp и панелей с волокнистым заполнителем. С этой целью разработаны панели с заполнителем 2-гофр и с волокнистым заполнителем с одинаковыми обшивками.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям звукоизоляционных характеристик панелей с заполнителем 2-юфр.

Для измерения звукоизоляции в лабораторных условиях выбран метод ре-верберационных камер. Создана экспериментальная лаборатория, основанная на данном методе и укомплектованная в соответствии с требованиями ГОСТ 26602.3-99 и ГОСТ 27296-87.

Проведена оценка повторяемости результатов экспериментов, которая удовлетворяет действующим нормативным требованиям.

Выполнено исследование влияния на звукоизоляционные характеристики трехслойной панели внутренней геометрии 2-гофра, в результате которого установлено:

- уменьшение длины ребра Ь0 увеличивает звукоизоляцию на низких и вы-

соких частотах;

- увеличение высоты заполнителя повышает его эффективность на высоких

частотах, но понижает на средних и низких;

- уменьшение угла наклона ребер /?' повышает звукоизоляцию на низких и

высоких частотах;

- увеличение угла наклона плоскости заполнителя к плоскости обшивки а*

увеличивает звукоизоляцию на низких и средних частотах, а уменьшение угла а1 увеличивает звукоизоляцию на высоких частотах.

По исследованиям многослойных панелей установлено:

- многослойные панели с каналами, ориентированными в направлении

перпендикулярно источнику шума, имеют более высокие звукоизоляционные характеристики, чем панели с каналами, ориентированными в направлении источника шума;

- с увеличением угла наклона заполнителя 7.-гофр а в многослойной пане-

ли повышаются звукоизоляционные характеристики на низких и средних частотах от 100 до 1000 Гц;

- на частотах выше 1000 Гц более высокими звукоизоляционными характе-

ристиками обладают многослойные панели с углом наклона заполнителя Z-гофр а в диапазоне от 55° до 65°.

Выполнено исследование влияния клеевого слоя на звукоизоляционные характеристики трехслойных панелей. В результате выявлено:

- наличие клеевого слоя в трехслойных обшивках с шевронным заполните-

лем не оказывает существенного влияния на звукоизоляционные характеристики на частотах до 250 Гц;

- наличие клеевого слоя в трехслойных обшивках с шевронным заполните-

лем повышает звукоизоляционные характеристики на частотах от 250 Гц до 1250 Гц;

- отсутствие клеевого слоя в трехслойных обшивках с шевронным запол-

нителем повышает звукоизоляционные характеристики на частотах выше 1250 Гц.

Проведено сравнение звукоизоляционных характеристик панелей с заполнителем Z-гофр и заполнителем из стекловолокна (рисунок 3). Выявлено, что звукоизоляционные характеристики панелей с заполнителем Z-гофр близки по значениям к звукоизоляционным характеристикам панелей с заполнителем из стекловолокна.

—I —I -1 Г I Г | гг,

Рисунок 3 - Экспериментальные данные по звукоизоляции: 1 - образец с заполнителем из минеральной ваты, 2 - образец с заполнителем складчатой структуры Z гофр

В четвертой главе представлена зависимость для определения звукоизоляционных характеристик трехслойных панелей с заполнителем Z-гoфp.

Сделано предположение о том, что звуковая волна распространяется перпендикулярно обшивке панели, при этом плоскость, в которой лежит волна, расположена перпендикулярно плоскости гофра (рисунок 4).

Рисунок 4 - Плоскость прохождения звуковой волны в трехслойной панели со складчатым заполнителем: а - трехмерная модель, б - сечение плоскости прохождения звуковой волны

В основе полученной зависимости лежит известный метод отражения звуковых волн и формулы определения коэффициента отражения, адаптированные к трехслойным панелям со складчатым заполнителем:

я = 101ё-'-,

(Ча21)(ЧА21)

где: Я - изоляция воздушного шума (звукоизоляция),

и р2 - коэффициенты, выраженные в комплексной форме и учитывающие отражение звуковых волн от обшивок и материала Х-гофра, соответственно.

— (г^+г^тц+пг^сояк^'

где: г, = рр^ /сое в, = р2с2

2~|

1-

1с. J

к, = —,1-р-втб»

р,с1,р2с2 — плотность и скорость звука в воздухе и материале обшивки, соответственно,

в— угол падения звуковой волны, со— круговая частота звуковой волны, / - толщина обшивки.

А=-

¡(от- —вт 4 (а'- 0)

' соъ(а'-6) где: г - мнимая единица,

т - поверхностная плотность материала 2-гофра, В - изгибная жесткость материала 7-г офра. а'- угол наклона грани 2-гофра к плоскости обшивки. По полученной зависимости с достаточной степенью точности можно определить звукоизоляцию трехслойных панелей на частотах от 100 до 2000 Гц,

однако на частотах свыше 2000 Гц точность недостаточная, а погрешность может доходить до 40%.

Таким образом, выведенная зависимость представляет собой инструмент для быстрой теоретической проверки звукоизоляционных характеристик трехслойных панелей и подбора материалов более подходящих по своим свойствам. Однако определение конкретных звукоизоляционных характеристик с помощью разработанной модели не имеет достаточную степень точности.

С целью определения звукоизоляционных характеристик трехслойных панелей в зависимости от параметров внутренней геометрии заполнителя 2-гофр разработана инженерная модель, основанная на эмпирических зависимостях. Разработанная зависимость имеет общий вид:

\ + А2.а0 +А3Ь0 + \а+А5А'

R. = i

где: Ri - значение звукоизоляции на конкретной третьоктавной частоте,

А ,А. ,А, , А, ,А - коэффициенты для каждой третьоктавной частоты оп-

I i i 4i i

ределяемые методом наименьших квадратов, i - значение третьоктавной частоты,

а0, bo, а, Ро - параметры внутренней геометрии заполнителя. Разработанная инженерная модель для каждой третьоктавной полосы частот примет вид эмпирических зависимостей:

Я)00 = 23,5262 + 0,0554aQ - 0,1689fcQ + 0,7247а - 0,8951/SQ

/?125 =5,7593 + 0,0384а0 - 0,0787i>Q + 0,221 За- 0,2194/?Q «j 6Q = 12,0908 + 0,0307- 0,09056Q - 0,4936а- 0,5245/7Q й200 = 8'5812 + 0372ао ~ 0627Ьо + 0,2775а- - 0,2378/? R250 = 10,3825 - 0,0727а0 + 0,08366Q - 0,1054а+0,1637^0 R3 j 5 = 10,8821 + 0,0025aQ - 0,03042>Q + 0,1022а - 0,0401(¡() /?400 = 7,0090 + 0,0154а0 - 0,0524й() + 0,0648а + 0,0483р /?500 = 13,9323 - 0,0595а0 + 0,0210 bQ + 0,0344а + 0,03960

п =17 > 4987 " 1234а„ + 0,0482ЬП - 0,3004а + 0,331 30п 630 о о о

Sonn = 19,6384 - 0,0122а. - 0,0133fc„ + 0,1335а - 0,0902/3L oUU U U U

fij 0(Ю = 13,4478+0,1037aQ + 0.0077bQ + 0,3798а - 0,2406/?Q

R\ 250 = 17'2494 + 2454ао " озв4Ьо + 3604а - 0,2802/}

R,,„А = 22,3089 + 0,2272а„ -0,04902>п + 0,1559а-0,1532/?„ 1600 0 0 о

R2000 = 29'5560 + 1748а0 + °173Ь0 + 255101 + 3330^о «2500 = 45,3368 + 0,3430а0 - 0,1179bQ + 0,7664а - 0,9867/?0

«3 j 50 = 59,2099 + 0,3094а0 - 0,141 SbQ + 0,9714а -1,3144 Д

По данной модели реализована программа расчета звукоизоляционных характеристик трёхслойных панелей с различными параметрами внутренней геометрии заполнителя Z-гoфp. На рисунке 5 представлено диалоговое окно разработанной программы. Пользователь заносит параметры внутренней геометрии заполнителя а0, Ь0, а, /30, а программа выдает звукоизоляционные характеристики трехслойной панели по каждой из третьоктавных полос частот.

Входные параметры

34.00 А. ¡23

30.20 В. [ю

■Л'<! Alpha |бо

Betta 165

1890 * о— I

I 1 «Я к / Выбрать цену деления

, L -

7.56 ? г.«™«

! . 3.78 1 rt„»—™

0.00 „ 0 185 371 556 741 926 1112 129" 1482 1668 1853 2038 2224 2409 2594 779 2965 3150

Таблица Значений

F. Гц ■■>25 1(0 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150

R. дБ 2 2 4 8 17 13 12 18 20 21 24 26 26 29 31 34

Рисунок 5 - Диалоговое окно инженерной модели для определения звукоизоляционных характеристик трехслойных панелей

Экспериментальная проверка подтвердила работоспособность инженерной модели для определения звукоизоляционных характеристик трехслойной панели с заполнителем 2-гофр с различными параметрами внутренней геометрии заполнителя.

При использовании этой модели установлено, что:

- на частотах 100 Гц и выше при увеличении параметра а0 звукоизоляция

увеличивается, однако на частотах 250 Гц, 500 Гц и 630 Гц звукоизоляция уменьшается,

- при изменении параметра Ь0 на частотах 250 Гц и 630 Гц звукоизоляция

увеличивается, на всех остальных уменьшается,

- на частотах 100-630 Гц звукоизоляция при увеличении параметра а

уменьшается, а с частоты 800 Гц звукоизоляция при увеличении параметра а увеличивается,

- параметр /?0 оказывает заметное влияние на высоких частотах, и, практи-

чески незаметен, на низких. На частоте 630 Гц звукоизоляция увеличивается, на остальных частотах звукоизоляция при повышении параметра До уменьшается.

С целью определения звукоизоляционных характеристик многослойных панелей в зависимости от угла наклона ребер заполнителя гофр разработана инженерная модель. Эмпирическая зависимость изоляции воздушного шума И от угла а, для каждой третьоктавной полосы частот с использованием метода наименьших квадратов представлена в виде полинома:

5

/?(«) = Хл«' , 1=0

где Ща) - звукоизоляция в заданной третьоктавной полосе частот, зависящая от значения угла а;

а - значение угла а, для которого необходимо рассчитать значение Ща)\

г - степень полинома,

A¡ - коэффициенты аппроксимации, вычисляемые системой из шести уравнений с известными значениями а и Ща) экспериментальных образцов в заданной третьоктавной полосе частот.

По данной модели реализована программа расчета звукоизоляционных характеристик многослойных панелей в зависимости от угла наклона ребер заполнителя г-гофр. На рисунке 6 представлено диалоговое окно разработанной программы. Пользователь заносит угол наклона ребер заполнителя, а программа выдает звукоизоляционные характеристики многослойной панели по каждой из третьоктавных полос частот.

= - 1-7Д

И 25 ре

|160 ¡18

¡200 I21

¡250 [18

|315 |20

1400 |18

|500 |21

[630 I21

¡23

|1000 I2?

¡1250 I32

¡4 3

¡2500 ¡52

Рисунок 6 - Диалоговое окно инженерной модели для определения звукоизоляционных характеристик многослойных панелей С помощью разработанной инженерной модели определено, что максимальные значения звукоизоляционных характеристик многослойных панелей находятся в диапазоне углов наклона ребер заполнителя а = 53-68°. Экспериментальная проверка подтвердила эффективность инженерной модели при оп-

ределении звукоизоляционных характеристик многослойной панели с заполнителем г-гофр с различными углами наклона ребер заполнителя а.

В пятой главе приведены рекомендации по звукоизоляционному заполнителю для фюзеляжа самолета, по заполнителям для строительных конструкций и по звукоизолирующим конструкциям для газораспределительных станций. Для снижения шума внутри легкого самолета предложено усилить обшивку фюзеляжа в местах, куда попадают ударные волны воздуха, срывающиеся с близко расположенных к фюзеляжу винтов. Учитывая тот факт, что удары воздуха приходятся в часть фюзеляжа, за которой находится свободный отсек, в самолете имеется место для размещения звукоизолирующей конструкции. Это пространство предлагается усилить панелью с заполнителем 2-гофр. Проведенные эксперименты показали, что при таком усилении звукоизоляционные характеристики увеличиваются в среднем на 27%. Предлагаемый состав панели фюзеляжа в месте усиления: стеклопластик (0,25 мм), заполнитель на основе 2-гофра, стеклопластик (0,25 мм), пенопласт (5 мм), стеклопластик (0,5 мм).

При использовании шевронной конструкции в качестве заполнителя в наземных конструкциях, в том числе при установлении звукоизоляционных перегородок внутри цехов, необходимо, чтобы конструкция удовлетворяла строительным нормам и правилам (СНиП), действующих в нашей стране. Проведенный анализ СНиП показал, что такие перегородки в малоэтажном домостроении должны иметь индекс изоляции воздушного шума :

— 41 дБ для домов категории Б и В (обеспечение комфортных и предельно

допустимых условий),

— 43дБ для домов категории А (обеспечение высококомфортных условий).

При выборе образцов для испытания учитывался тот факт, что основная

нагрузка ложится на каркас, который в каждом новом проекте может быть отдельно просчитан, вследствие чего по горизонтали балки могут отстоять друг от друга на различном расстоянии.

По итогам испытаний образцов установлено, что панели с заполнителем Ъ-гофр обладают хорошими акустическими свойствами 40-42дБ и могут быть использованы в межкомнатных перегородках.

Для снижения шума на газораспределительных станциях предложено использовать быстросъемные кожухи с заполнителем 7-гофр. Для определения оптимальной комбинации проведена серия экспериментов по звукоизоляции и выявлено, что наилучшей комбинацией с точки зрения звукоизоляции и экономической эффективности является панель, представляющая собой набор из 1 обшивки из монолитного поликарбоната и 1 обшивки из сотового поликарбоната, на которую наклеен вспененный каучук марки Энергофлекс. Заполнителями между обшивками являются ТермоЗвукоИзол (ТЗИ) толщиной 14 мм и 7-гофр толщиной 28 мм.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проанализированы источники возникновения шума в самолетах. У большинства ранее выпущенных самолетов и вертолетов уровень шума, нормируемый для рабочих мест летного состава воздушных судов и предельных спектров на крейсерских режимах полета, близок к критическому. Для снижения шума в салоне самолета применяются как трехслойные, так и многослойные звукоизоляционные панели. При каждом взлете и посадке самолета происходит резкий скачок температур, что приводит к образованию конденсата, который влияет на прочностные и звукоизоляционные характеристики конструкции. Анализ существующих конструкций показал, что шевронные конструкции являются перспективными с точки зрения звукоизоляции и удаления конденсата.

2. Проведено экспериментальное определение звукоизоляционных характеристик трех- и многослойных панелей, для этого выбран метод ревербераци-онных камер. Эксперименты показали, что:

— на звукоизоляцию влияют длина ребра Ьо, высота заполнителя Н, угол на-

клона ребер Р', угол наклона плоскости заполнителя к плоскости обшивки а";

— многослойные панели с каналами, ориентированными в направлении

перпендикулярно источнику шума, имеют более высокие звукоизоляционные характеристики, чем панели с каналами, ориентированными в направлении источника шума;

— клеевой слой повышает звукоизоляционные характеристики на частотах

от 250 Гц до 1250 Гц. В трехслойных обшивках без клеевого слоя звукоизоляционные характеристики выше на частотах превышающих 1250 Гц.

3. Предложена математическая зависимость и разработана эмпирическая инженерная модель для определения звукоизоляционных характеристик трехслойных панелей с заполнителем 2-гофр с различными параметрами внутренней геометрии. Разработана эмпирическая инженерная модель для определения звукоизоляционных характеристик многослойной панели с заполнителем г-гофр с различными углами наклона ребер заполнителя а.

4. Экспериментальная проверка подтвердила эффективность разработанной зависимости и инженерных моделей.

5. Разработаны рекомендации по использованию панелей с заполнителем Х-гофр для легкого самолета, строительных конструкций и звукозащитных кожухов на ГРС.

6. Разработанные рекомендации, расчетные зависимости и программные средства могут быть использованы при проектировании звукоизоляционных конструкций летательных аппаратов и иных источников повышенного шу-

ма, а также при дальнейших научных исследованиях и разработках в области звукоизоляции.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК.

1. Патент ГШ 2470124 С2, МПК Е04В 1/74, Е04С 1/40. Теплозвукоизоляци-онный блок с компенсатором и способ его укладки. Опубл. 20.12.2012. Бюл. №35.

2. Досикова Ю.И. Исследование звукоизоляционных характеристик трехслойных панелей с заполнителем 2-гофр // Известия вузов. Авиационная техника. 2013. №2. С.68-71.

3. Досикова Ю.И. Хабибуллина Д.Д. Звукоизоляционные характеристики панелей с заполниетелем складчатой структуры типа 7-гофр // Вестник КНИТУ-КАИ.2013. №4.

Другие публикации

4. Филимонов Е.П., Харисов И.В., Досикова Ю.И. Разработка звукоизоляционных кожухов для газораспределительных станций на основе складчатого заполнителя // Материалы Международной научно-технической конференции «Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы - 2013» (МНТК - «ИМТОМ-2013») // Часть 2 // с.148-152.

5. Горожанкина Ю.С., Досикова Ю.И. Исследование звукоизоляционных свойств материалов для перспективных многослойных панелей авиационных конструкций // XX Туполевские чтения Международная молодежная научная конференция 22-24 мая 2012 года: Материалы конференции // Том II // Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2012, с.17-21.

6. Досикова Ю.И. Исследование звукоизоляции многослойных панелей со складчатым заполнителем // XIX Туполевские чтения Международная молодежная научная конференция 24-26 мая 2011 года: Материалы конференции // Том I // Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2011, с.75-77.

7. Досикова Ю.И. Исследование влияния угла наклона ребер шевронной конструкции на звукоизоляцию // Энергоресурсоэффективность и энергосбережение в Республике Татарстан: Труды XI Международного Симпозиума 30 ноября - 2 декабря 2010 г. // Часть 2 // Казань: Изд-во: Печатный салон «Онегин», 2010, с.238-245.

8. Досикова Ю.И. Геометрическая модель 2-гофров // XVIII Туполевские чтения Международная молодежная научная конференция 26-28 мая 2010 года: Материалы конференции // Том I // Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2010, с.52-53.

9. Закиров И.М., Досикова Ю.И. Исследование звукоизоляции панелей межкомнатных перегородок со складчатым заполнителем // Энергоресурсоэф-фективность и энергосбережение в Республике Татарстан: Труды X Международного Симпозиума 1-3 декабря 2009г. // Часть 1 // Казань: Изд-во: Печатный салон «Онегин», 2009, с.165-170.

10. Досикова Ю.И., Зонов С.А. Исследования звукоизоляционных характеристик шевронных конструкций // Инновационные технологии в проектировании и производстве изделий машиностроения (ИТМ-2008). Материалы III Международной научно-практической конференции // Казань: ЗАО «Новое знание», 2008, с.73-76.

11. Закиров И.М., Зонов С.А., Филимонов Е.П., Досикова Ю.И. Экспериментальный поиск решений по оптимизации звукоизоляционных свойств складчатых конструкций // Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики Международная научно-техническая конференция, 1112 декабря 2007года: Материалы конференции // Том 1. Казань: Изд-во Казан.гос. техн. Ун-та, 2007, с.235-238.

Зарубежные публикации

12. Паймушин В., Закиров И., Досикова Ю., Газизуллин Р. Теоретические и экспериментальные исследования процесса прохождения звуковой волны сквозь прямоугольную пластину // Нестацюнрш процеси деформувания елеменив конструкцш зимовлеш Д1ею полт pi3Hoi" ф13ичноУ природи // Пщ заг. ред. В.Д.Кубенка, Р.М.Кушшра, Д.В.Тарлаковського - Льв1в: 1нститут при-кладних проблем мехашки i математики iM. Я.С.Шдстригача HAH Украши, 2012, с.139-143.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Усл. печ. л. 0,93. Тираж 100. Заказ Б137.

Типография КНИТУ-КАИ. 420111, Казань, К. Маркса, 10

Министерство науки и образования Российской Федерации Казанский национальный исследовательский технический университет имени

А.Н. Туполева (КАИ)

Досикова Юлия Игоревна

МНОГОСЛОЙНЫЕ ПАНЕЛИ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИХ ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Специальность 05.07.02 — «Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов» Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

04201455050

На правах рукописи

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор Закиров И.М.

КАЗАНЬ 2013г.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ................................................................................4

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................5

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ....................................................................................................9

1.1. Многослойные панели 9

1.2. Источники шума в авиации 22

1.3 Уровень шума в авиации. Анализ нормативной документации 28

1.4 Мероприятия по снижению шума 34

1.5 Определение звукоизоляционных характеристик 36

1.6 Выводы. Цель и задачи исследования 42 ГЛАВА 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОСЛОЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ..........................................................................44

2.1 Параметры, оказывающие влияние на звукоизоляционные характеристики 44

2.2 Конструкции панелей для экспериментальных исследований 49

2.3 Выводы 50 ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК.............................................51

3.1 Экспериментальная лаборатория 51

3.2 Оценка повторяемости результатов экспериментов 56

3.3 Оценка влияния на звукоизоляционные характеристики панели параметров внутренней геометрии 2-гофра 57

3.4 Исследование влияния на звукоизоляцию многослойных панелей угла наклона ребер складчатого заполнителя 64

3.5 Оценка влияния на звукоизоляционные характеристики направления каналов 2-гофра внутри многослойной панели 68 3.6. Влияние на звукоизоляционные характеристики клеевого слоя 70

3.7 Сравнительная оценка трехслойных панелей с заполнителем 2-гофр и

заполнителем на основе стекловолокна 73

3.8 Выводы 75

ГЛАВА 4. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАНЕЛЕЙ С

ЗАПОЛНИТЕЛЕМ Ъ-ТОФР.................................................................................77

4.1 Теоретическая модель 77

4.2Инженерная модель для заполнителя многослойной панели 89

4.3Инженерная модель для заполнителя трехслойной панели 93

4.4Выводы к главе 4 101

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ................................................................................................103

5.1 Рекомендации по звукоизоляционному заполнителю для фюзеляжа легкого самолета 103

5.2.

Рекомендации по заполнителям для строительных конструкций 109 5.3 Рекомендации по звукоизолирующим конструкциям для газораспределительных станций 112

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 117

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 119

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ЗПК - звукопоглощающие конструкции

ТРД - турбореактивный двигатель

ТРДД — турбореактивный двухконтурный двигатель

ЕРМ, - эффективный уровень воспринимаемого шума, создаваемый самолетом на местности

ПС - предельный спектр

СНиП - санитарные нормы и правила

КВУ - камера высокого уровня (звука)

КНУ - камера низкого уровня (звука)

ТЗИБ - теплозвукоизоляционный блок

ВВЕДЕНИЕ

Проблема снижения уровня авиационного шума является одной из основных проблем защиты окружающей среды и людей от воздействия авиации. В связи с наблюдающимся ростом объема воздушных перевозок и увеличением интенсивности эксплуатации самолетов экологическая обстановка требует большого внимания и вследствие этого ужесточаются нормативные требования по шуму на местности и в кабинах самолетов. Так как сегодня рынок направлен на потребителя, снижение уровня шума в салоне самолета обусловлено не только нормативными требованиями, но и направлено на повышение комфорта при полете.

Снижение шума самолетов — это часть общей борьбы за чистоту среды нашей планеты, за улучшение условий жизни людей на земле. Проблема снижения шума существующих самолетов и создания новых малошумных самолетов характеризует новый качественный этап в развитии авиации, и для решения этой проблемы необходимо знание законов образования и распространения авиационного шума.

Шум неблагоприятно воздействует на людей, живущих вблизи аэропортов, на пассажиров, а также на персонал, обслуживающий авиационную технику. Высокие уровни авиационного шума являются также причиной усталостных повреждений элементов самолетных конструкций и выхода из строя аппаратуры. Проблема акустики летательных аппаратов тесно связана с вопросами проектирования, технологии производства и эксплуатации авиационной техники; она имеет важное значение для выбора основных параметров летательного аппарата.

Научная новизна работы состоит в следующем:

— Впервые проведено комплексное экспериментальное исследование звукоизоляционных характеристик многослойных панелей со складчатым заполнителем, при котором определено влияние на звукоизоляционные характеристики многослойной панели с заполнителем Ъ-

гофр внутренней геометрии, направления каналов и клеевого слоя между заполнителем и обшивкой;

- Получены зависимости для расчета звукоизоляционных характеристик панелей с заполнителем 2-гофр.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- Даны рекомендации для авиационных предприятий, выпускающих самолеты малой авиации, для газораспределительных станций и для малоэтажного строительства по разработке звукоизоляционных панелей и их использованию;

- Выработаны рекомендации по снижению шума в салоне легкого самолета «Мурена» фирмы «МВЕН» с применением звукоизоляционных панелей со складчатым заполнителем. Проведена работа по приведению в соответствие с требованиями нормативных документов уровня шума в помещении блока редуцирования и выходов линий редуцирования из блока редуцирования для объекта «Газораспределительная станция - 1 Невинномысск» с применением многослойных звукозащитных кожухов из стеклопластика, где в качестве заполнителя используется складчатая структура на базе зигзагообразного гофра. По итогам работы на «Газораспределительная станция - 1 Невинномысск» установлены звукозащитные кожухи.

На защиту выносится:

1. Результаты экспериментальной оценки звукоизоляционных характеристик многослойных панелей с заполнителем 2-гофр в зависимости от параметров внутренней геометрии 2-гофра и ориентации каналов внутри заполнителя, а также наличия клеевого слоя между заполнителем и обшивкой.

2. Математическая модель для определения звукоизоляционных характеристик панелей с заполнителем 2-гофр.

3. Эмпирические зависимости для определения звукоизоляционных характеристик панелей с заполнителем 2-гофр.

4. Рекомендации по использованию панелей с заполнителем 2-гофр для легкого самолета, строительных конструкций и звукозащитных кожухов на газораспределительных станциях.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы.

Первая глава содержит анализ источников возникновения шума в самолетах. Рассматриваются многослойные панели, применяемые в летательных аппаратах (ЛА). Показаны перспективы использования складчатых структур в качестве заполнителя в многослойных панелях как звукоизоляционные конструкции и удаления конденсата. Рассмотрены существующие расчетные методы определения звукоизоляционных характеристик.

Вторая глава посвящена определению параметров, оказывающих влияние на звукоизоляционные характеристики панелей со складчатым заполнителем, а также разработке конструкций панелей для экспериментальных исследований.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям звукоизоляционных характеристик панелей с заполнителем 2-гофр. Рассмотрена лаборатория, созданная для проведения экспериментов. Проведена оценка повторяемости результатов. Показаны результаты экспериментов, оценки звукоизоляционных харатеристик панелей со складчатым заполнителем и анализ полученных результатов.

В четвертой главе представлена зависимость для определения звукоизоляционных характеристик трехслойных панелей с заполнителем Z-гoфp. В основе полученной зависимости лежит известный метод, адаптированный к трехслойной панели со складчатым заполнителем. Разработана инженерная модель определения звукоизоляционных характеристик заполнителя многослойной панели 2-гофр с различными углами наклона ребер. Разработана также инженерная модель определения звукоизоляционных характеристик заполнителя трехслойной панели 2-гофр с различными параметрами внутренней геометрии за-

полнителя. Проведена экспериментальная проверка работоспособности моделей.

В пятой главе приведены рекомендации по звукоизоляционному заполнителю для фюзеляжа самолета, по заполнителям для строительных конструкций и по звукоизолирующим конструкциям для газораспределительных станций.

Общие выводы содержат основные результаты работы.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Многослойные панели

Многослойные панели сегодня являются одним из перспективных и распространенных конструктивных элементов, использующихся в транспортных средствах. Это обусловлено тем, что применением таких панелей решаются две основные задачи: рациональное включение материала в работу по восприятию внешних нагрузок и обеспечение ряда других функциональных характеристик, таких как шумопоглощение, теплоизоляция, возможность удаления конденсата и т.п. [1]. Наибольшего совершенства конструкции многослойных панелей достигли в производстве летательных аппаратов и судостроении, при этом основными требованиями всегда были высокая удельная прочность и надежность. Однако в ряде случаев на первый план выступает другие характеристики: звукоизоляция, теплоизоляция, удаление конденсата и т.п. К примеру, сейчас при проектировании пассажирских самолетов важными задачами является не только достижение хороших летных и весовых характеристик, но и снижение шума силовой установки [1,2].

Конструктивные заполнители многослойных панелей, расположенные между обшивками, можно классифицировать как: газонаполненные (рисунок 1.1, а), сотовые (рисунок 1.1,6), ячеистые (рисунок 1.1, в,г), гофровые (рисунок 1.1, д,е), плетеные (рисунок 1.1, ж - жгутовые, з - ленточные, и - многокамерные) и многостеночные (рисунок 1.1, к) [1].

Рисунок 1.1 - Типы легких заполнителей В отдельный класс можно выделить комбинированные заполнители (рису-1.2) [1]. Например, для увеличения прочности пенопластовый заполнитель

комбинируется с ячеистыми (рисунок 1.2, а), многостеночными (рисунок 1.2, б) или плетеными структурами. Также находят применение многоярусные конструкции, состоящие из нескольких слоев заполнителей одного или разных классов (рисунок 1.2, г, д).

г д

Рисунок 1.2 - Комбинированные и многоярусовые заполнители Для снижения уровня шума в салоне к фюзеляжу самолета крепятся слои теплозвукоизолирующего материала, и только потом панели интерьера, такая многослойная конструкция получила название звукоизоляционная панель (рисунок 1.3). Для звукопоглощения в конструкции самолетов чаще всего применяются стекловолокнистые материалы и материалы из базальтового волокна, реже применяется пенопласт, при этом толщина звукоизоляционных конструкций, применяющихся в пассажирских самолетах, не превышает 90-100 мм [3].

Рисунок 1.3 - Бортовые звукоизоляционные конструкции (сечение салона): I — потолочная; II — боковая; III— полочная; IV — оконная; V — фальшборт;

VI — подпольная; VII — пол самолета;

1 — обшивка фюзеляжа; 2 — слой звукопоглощающего материала; 3 — короб для размещения оборудования; 4 — панели интерьера; 5 — потолочная панель;

6 — оконные стекла Звукоизоляционные характеристики типовых схем самолетных конструкций представлены в работе [4] и приведены в таблице 1.1. Характеристики измерялись экспериментально реверберационным методом в соответствии с ГОСТ 15116-79 [5]. Измерения проводились на бортовых конструкциях, т.е. панелях фюзеляжа с ребрами жесткости в сочетании с различными звукоизоляционными наборами. Толщина конструкционных материалов обозначается цифрой, следующей за буквой л. (лист), толщина одного слоя звукопоглощающего материала обозначена последними цифрами в маркировке материала (например, АТМ-1 толщиной 35 мм обозначен АТМ-1-35). Основные звукопоглощающие материалы в экспериментах:

- АТМ-1-30 и АТМ-1-35 выполнены из стекловолокна;

- БСТВ-30 и БСТВ-100 выполнены из базальтового волокна;

- ППУ-30-8Н-60 - марка пенополиуретана;

- ПХВ-1 -85 - марка пенопласта.

Таблица 1.1 - Звукоизоляционные характеристики самолетных конструкций

Конструкция Изоляция воздушного шума в ок-тавных полосах частот, дБ

Схема Материал 125 250 500 1000 2000 4000 8000

1-, Фюзеляжная панель с ребрами жесткости с обшивкой толщеной:

л. 1,2 10 13 18 22 27 33 33

«■X «л «и л. 1,5 13 15 21 26 32 35 37

л.1,8 17 19 22 27 33 36 38

л.2,0 21 23 25 29 33 35 34

л.2,5 23 23 26 30 30 31 32

Обшивка л. 1,5;

1 слой АТМ-1-35ПС 12 16 23 32 39 45 48

2 слоя АТМ-1-35ПС 13 17 25 36 47 49 51

3 слоя АТМ-1-35ПС 13 17 29 42 49 52 56

4 слоя АТМ-1-35ПС 13 18 30 42 50 53 57

5 слоев АТМ-1-35ПС 14 20 32 43 51 53 57

5 слоев АТМ-1-35ПС (поджаты до 90 мм) 14 21 32 45 51 55 58

Обшивка л. 1,5; БСТВ-30 17 17 21 34 45 52 54

* * Обшивка л. 1,5; БСТВ-100 18 18 28 45 55 57 61

Обшивка л. 1,5; ППУ-30-8Н-60 13 17 25 31 38 39 42

Обшивка л. 1,2; 1 слой АТМ-1-30ПС; Павинол ПА-4 (Ь=30мм) 10 15 23 37 42 44 49

0 ■* а да ж___ Обшивка л. 1,5; 2 слоя АТМ-1-35ПС; КАСТ-В л.0,5 (Ь=70мм) 14 16 27 41 46 51 57

ж ж а Ж Л Обшивка л. 1,5; 3 слоя АТМ-1-35ПС; КАСТ-В л.0,5 (поджаты до 90 мм) 16 20 35 48 56 59 64

и ' V г • *' Ж М Обшивка л. 1,5; 2 слоя АТМ-1-35ПС; КАСТ л. 1,2 (Ь=70мм) 14 18 32 42 46 51 53

ж Ж & 1 а ж | Обшивка л. 1,5; 2 слоя АТМ-1-35ПС; Воздушный зазор 35 мм; Павинол (ГДР) (1-1=105 мм) 14 20 28 40 42 53 56

Ж ж й Обшивка л. 1,5; 2 слоя АТМ-1-35ПС; Воздушный зазор 35 мм; Павинол ПА-6 или ПА-5 (11=105 мм) 16 20 31 42 52 56 62

ж ж Щ & ж Обшивка л. 1,5; 2 слоя АТМ-1-35ПС; Воздушный зазор 35 мм; Павинол ПА-6 или ПА-5 (поджаты до 90 мм) 18 21 34 48 56 59 62

Обшивка л. 1,5; 3 слоя АТМ-1-35ПС (поджаты до 90 мм); СНП-С л.2,0 или алюмопласт (Ь=90мм) 16 27 40 50 55 60 64

|1* ж Обшивка л. 1,5; 3 слоя АТМ-1-35 ПС (поджаты до 90 мм); Воздушный зазор 160 мм СНП-С л.2,0 (Ь=210мм) 24 30 42 50 55 60 68

«и Фанера л.2,0; ПХВ-1-85 л.12,0; Фанера л. 1,0 (Ь=15мм) 14 16 24 27 28 28 31

«Я Фанера л. 1,5; ПХВ-1-85 л.22,0; Фанера л. 1,5 (Ь=25мм) 14 16 25 28 30 31 31

Павилон ПА-4; ППУ-Э-35-0,8А л.3,0; Фанера л. 1,0; ПХВ-1-85 л. 18,0; Фанера л. 1,0; ППУ-Э-35-0,8А л.3,0; Павилон ПА-4; (Ь=27мм) 17 19 26 29 29 26 43

Проведено сравнение звукоизоляционных характеристик двух- и трехслойных панелей с заполнителями: АТМ-1-35 ПС (заполнитель толщиной 35 мм из стекловолокна), БСТВ-30 (заполнитель толщиной 30 мм из базальтово-локна), ГТПУ-30-8Н-60 (заполнитель толщиной 60 мм из пенополиуретана), ПХВ-1-85 л.22 (заполнитель толщиной 22 мм из пенопласта) показано на рисунке 1.4. Как видно из графика, вспененные материалы по своим звукоизоляционным характеристикам значительно уступают волокнистым материалам. Стоит отметить, что толщина вспененного заполнителя ППУ-30-8Н-60, который показал более высокие результаты среди конструкций со вспененными заполнителями, в 2 раза больше рассмотренных волокнистых заполнителей.

8000 Гц

250 500 1000 2000 4000 -4-1 слой АТМ-1-35ПС-И-БСТВ-30 -А-ППУ-30-8Н-60 -ж-ПХВ-1-85 л.22,0;

Рисунок 1.4 - Сравнение звукоизоляционных характеристик панелей с

различными заполнителями С целью снижения шума вентилятора и турбины применяются звукопоглощающие конструкции (ЗПК), устанавливаемые в каналах силовых установок [4,6,7]. Широкое применение получили резонансные ЗПК, состоящие из обращенного к потоку перфорированного листа, жесткого основания и однослойного или двухслойного сотового заполнителя (рисунок 1.5) [6,7].

Рисунок 1.5 - Двухслойная сотовая звукопоглощающая конструкция Исследование звукоизоляционных характеристик трехслойных панелей с сотовым заполнителем представлено в работе [8]. Измерения проводились в лабораторных условиях методом смежных реверберационных камер. Сотовый за-

полнитель изготавливался из фольги АМг2-Н с перфорацией, обшивки -Д19АТВ. По результатам исследования были сделаны выводы о том, что основными параметрами, определяющими звукоизоляцию трехслойный панелей с сотовым заполнителем, являются: поверхностная масса, жесткость панели и жесткость на сдвиг сотового заполнителя. Определено, что изгибная жесткость панели оказывает наибольшее влияние на низких частотах, жесткость на сдвиг сотового заполнителя - на высоких частотах.

Материалы заполнителей многослойных панелей можно разделить на легкие вспененные материалы (материалы на основе пенопласта и т. д.), легкие волокнистые материалы (материалы на основе стекловолокна, минерального волокна и т.д.) и ячеистые конструкции (конструкции, в основе которых лежат соты). Проведенные эксперименты показывают, что звукоизоляционные характеристики панелей зависят как от самих материалов, так и от их комбинаций. Все рассмотренные комбинации материалов обладают большей звукоизоляционной способностью на высоких частотах и слабо.гасят низкие частоты.

При каждом взлете и по