Источники шума газотурбинных двигателей

Шум работающего ГПА складывается из шумов аэродинамического и механического происхождения, спектральный состав которых может меняться от внешних условий, режима работы и состояния ГПА.

Если рассматривать в комплексе весь дви­гатель, то можно назвать четыре источника: всасывание, вы­пуск, корпус ГТД и редуктор. По своей природе шум в ГТД делится на шумы аэродинамического (газодинамического) и механического происхождения. Наибольшее значение имеют шумы аэродинамического происхождения, излучаемые во всасы­вающий и выхлопной тракты ГТД. Основными источниками шума компрессорной станции являются компрессоры (или турбокомпрессоры) и системы перепуска (сброса) воздуха в атмосферу. Шум компрессора (или турбокомпрессора) излучается в атмосферу через всасывающий и выхлопной тракты, а в помещение машинного зала – через корпус компрессора.

Природа и причины шумообразования ГТД весьма сложны. Наиболее кардинальным методом борьбы с шумом является снижение его в самом источнике. Примене­ние этого метода требует знания физической природы шумо­образования.

Шум исправной ГТУ и ЦБН по своему спектральному составу сплошной во всем диапазоне частот с рядом дискретных составляющих. Широкополосный шум порождается беспорядочными колебаниями газовоздушного потока и является следствием турбулентности его пограничного слоя, срыва концевых вихрей при обтекании лопаток потоком, турбулентности набегающего потока, взаимодействия вращающегося потока с ротором и статором, процесса горения.

Дискретный шум исправного ГПА обусловлен колебаниями (вынужденными и резонансными) деталей ГТУ и ЦБН, периодическим вытеснением газа лопатками конечной толщины, соударением деталей, взаимодействием вращающегося потока с ротором и статором. Появление неисправностей приводит к появлению новых источников шума и изменению спектра шума работы ГПА.

Составляющие общего шума двигателя от каждого из этих источников существенно различаются у двигателей разных типов. Уровень шума зависит также от расстояния и положения наблюдателя относительно двигателя, так как излучение шума ГТД характеризуется ярко выраженной направленностью.

Шум компрессора ГТД (нагнетателя) складывается из широкополосного («белого») шума и пиков шума на дискретных частотах. Наиболее негативно воспринимаются дискретные составляющие шума в области средних и высоких частот. Источником широкополосного шума служит турбулентность потока, проходящего через входной канал, лопаточные венцы, выходные каналы. Турбулентные пульсации вызывают местные пики давления на поверхности лопаток и стенках корпуса, которые порождают акустические волны. Другим источником широкополосного шума являются вихри, срывающиеся с задних кромок рабочих и неподвижных лопаток.