Атестаційна робота пояснювальна записка



бет8/41
Дата17.05.2020
өлшемі5.97 Mb.
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   41

Рисунок 1.9 – Нестійкий граничний цикл



Зовні нестійкого граничного циклу фазові траєкторії відповідають розбіжними процесу. Тому, якщо початкова точка процесу М00, 0) знаходиться поза замкнутої фазової траєкторії, то система є нестійкою в великому.

З викладеного випливає, що поняття стійкості в нелінійних і лінійних системах сильно відрізняються один від одного. Стійкість лінійної системи залежить від структури і співвідношення параметрів і не залежить від початкових умов. Стійкість нелінійної системи може залежати також і від початкових умов.

Періодичний режим, відповідний нестійкому граничному циклу, не може довго існувати, і фазова траєкторія залежно від випадкових впливів піде всередину або назовні граничного циклу.

Так як процес в реальній системі не може розходитися нескінченно далеко, і десь має відбутися обмеження, то при наявності нестійкого граничного циклу на фазовій площині повинен обов'язково існувати більший за розмірами стійкий граничний цикл, до якого і будуть прагнути фазові траєкторії, що знаходяться зовні нестійкого граничного циклу.

1.3 Огляд і аналіз існуючих шляхів і засобів організації і проведення досліджень акустичного випромінювання БПЛА

Акустичне випромінювання БПЛА можна досліджувати при різних умовах – використовувати гвинти різних діаметрів, досліджувати БПЛА в статичному положенні та у динамічному, в умовах вулиці, на природі, або у спеціальному звукоізольованому приміщенні, розміщувати мікрофони на різній відстані та у різних точках. Також сильно відрізняється акустичне випромінювання БПЛА з двигуном внутрішнього згорання від БПЛА з електродвигуном.

Запис у студії має свою сильні сторони і недоліки, можна дослідити спектр БПЛА у досить великому діапазоні, але при цьому результати будуть досить сильно відрізнятися від результатів, отриманих на відкритій місцевості.

Акустичні характеристики БПЛА з електродвигуном та БПЛА з двигуном внутрішнього згорання відрізняються, тому будуть розглянуті оба види безпілотних літальних апаратів.

До складу силової установки БПЛА з ДВЗ входять: двотактний поршневий двигун і повітряний гвинт, які і є основними джерелами шуму БПЛА на місцевості [21].

Шум повітряного гвинта утворюється, в основному, в результаті силової взаємодії лопатей з навколишнім середовищем в процесі створення тяги і при витісненні повітря з фіксованого обсягу середовища лопатями. Генерація акустичного випромінювання може відбуватися, також, і при аеродинамічному взаємодії лопатей з турбулентними утвореннями в набігаємому потоці. Відповідно до цього шум малонавантаженого гвинта зазвичай поділяють на шум обертання і широкосмуговий шум.

Поршневий двигун в процесі своєї роботи генерує акустичне випромінювання, яке поширюється в навколишнє середовище через канали всмоктування і вихлопу, а також через стінки циліндрів (структурний шум). Основними джерелами шуму в поршневому двигуні є аеродинамічні і механічні процеси, які супроводжують впуск паливо-повітряної суміші в камеру згоряння (так званий шум «впуску»), горіння і випуск відпрацьованих газів (шум «випуску»), а також процеси тертя і удари при механічному переміщенні деталей двигуна один відносно одного в зчленуваннях і стиках.

Найбільш потужним джерелом акустичного випромінювання є процес випуску газів з камери згорання в систему вихлопу. Рівень звукової потужності цього джерела вище, ніж інших джерел, на 10 ... 18 дБ у всьому діапазоні частот.

Вузькосмуговий спектр шуму, випромінюваного через вихлопної тракт двигуна, представлений на рис. 1.10.

Добре видно дискретні складові з частотою fi = f0i, кратною частоті запалювання f0, тут i = 1,2,3 ...- номер відповідної гармонійної складової. На високих частотах роль періодичних процесів у формуванні спектра акустичного випромінювання двигуна помітно слабшає, оскільки більш значну роль в сумарному акустичному випромінюванні починають грати нерегулярні процеси випадкового походження.


Рисунок 1.10 - Вузькосмуговий спектр шуму випуску двотактного двигуна (nKB = 3020 об / хв)


Зокрема, для шуму випуску може виявитися суттєвою вихрова складова. Справді, вихлопний тракт двигуна формує в середовищі послідовність імпульсів тиску, частотний спектр якої, відповідно до існуючої теорією спектрів випромінювання [22], являє собою комбінацію гармонійних і широкосмугового складових.

Експериментально було встановлено наближена залежність рівня звукової потужності (Lw) двотактного поршневого двигуна від частоти обертання коленвала (пкв) двигуна [23]:


Lw~40lgnKB (1.8)
Звідки можна отримати співвідношення для звукової потужності
, (1.9)

тобто звукова потужність поршневого двотактного двигуна пропорційна частоті обертання коленвала в ступені 4.

Відомо, що акустична потужність аеродинамічного джерела дипольного типу пропорційна характерній швидкості потоку в 6-ій ступені.

Залежність акустичної потужності шуму обертання повітряного гвинта від ефективної потужності СУ може бути отримана на основі напівемпіричної моделі шуму гвинта [4], відповідно до якої, потужність шуму обертання описується виразом


(1.10)
де n – обороти гвинта; a, β – коефіцієнти тяги і потужності гвинта, d, Кл, , bэ – діаметр гвинта, число лопатей, відносний радіус ефективного перетину лопаті і хорда лопаті в ефективному перетині, Мг – число Маха окружної швидкості, r – щільність повітря, с0швидкість звуку, С1 – коефіцієнт пропорційності, Мотн – число Маха відносної швидкості потоку в кінцевому перетині лопаті гвинта.

Беручи до уваги все вищевикладене, можна записати наступне співвідношення для сумарної потужності акустичного випромінювання від поршневого двигуна і від малонавантаженого гвинта:


, (1.11)
Найбільш загальною характеристикою джерела акустичного випромінювання аеродинамічного типу є акустичний коефіцієнт корисної дії - відносна міра кількості механічної енергії силової установки, випромінюваної у вигляді акустичної енергії.
(1.12)

Де W - потужність акустичного випромінювання, Nе - ефективна потужність СУ.

Таким чином, якщо в шумі СУ, що включає в себе двотактний поршневий двигун і повітряний гвинт, домінує акустичне випромінювання від двигуна, то при обробці експериментальних даних слід очікувати залежність звукової потужності від оборотів коленвала в ступені, близькою до четвертої. Якщо домінує випромінювання від повітряного гвинта, то слід очікувати залежності звукової потужності від ефективної потужності СУ в ступені 2 і від окружної швидкості гвинта в ступені 6.

Основні результати акустичних випробувань малорозмірного БПЛА, загальний вигляд і схема розташування в робочій частині аеродинамічної труби (АДТ) ЦАГІ Т-104 представлені на рис. 1.11.


Рисунок 1.11 - Схема розміщення БПЛА в робочій частині АДТ Т-104




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   41


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет