САМОЛЕТ С УЛУЧШЕННЫМ АКУСТИЧЕСКИМ КОМФОРТОМ
AIRCRAFT WITH BETTER ACOUSTIC COMFORT

Настоящее изобретение относится к области пассажирских летательных аппаратов.
В частности, изобретение касается летательных аппаратов, для которых ставится задача обеспечения акустического комфорта, то есть максимального снижения шума в зонах, где во время полета находятся люди: пассажиры или члены экипажа. В частности, изобретение касается летательных аппаратов, для которых ставится задача обеспечения легко изменяемого акустического комфорта в различных зонах без внесения изменений в оборудование и компоновку летательного аппарата.
В летательном аппарате различные источники шумов приводят к созданию определенной звуковой атмосферы в зонах нахождения людей, то есть в зонах пассажирских салонов или кабины экипажа, которая в зависимости от рассматриваемых случаев может рассматриваться как источник дискомфорта или источник беспокойства и в самых неблагоприятных случаях - даже как источник усталости.
Среди наиболее часто отмечаемых шумов следует указать шумы от двигателей, внешние аэродинамические шумы и внутренние шумы, в частности, связанные с системами кондиционирования воздуха и вентиляции оборудования.
Согласно наиболее распространенному решению, чтобы снизить уровень шума в данной зоне, на уровне стенок зоны применяют материалы, обладающие так называемыми звукопоглощающими свойствами, то есть материалы, которые снижают интенсивность акустических волн, вызывая ускоренное затухание упомянутых волн.
Как правило, такие материалы, например стекловату, сформированную в виде матов, используют на летательных аппаратах на уровне стенок кабин между конструктивной обшивкой фюзеляжа и облицовочными панелями кабины.
При таком техническом решении маты, содержащие стекловату, выполняют двойную функцию теплоизоляции и звукопоглощения, а облицовочные панели обеспечивают защиту матов и эстетичный вид кабины.
Однако это решение обеспечивает лишь ограниченное улучшение акустического комфорта, так как некоторые частоты, в частности воспринимаемые на слух низкие частоты, невозможно эффективно поглощать, не используя больших количеств поглощающих материалов, что недопустимо на борту летательного аппарата, учитывая требования по весу и объему, предъявляемые при проектировании летательных аппаратов.
Другой способ снижения уровня шумов в пространстве в целом и, в частности, в кабине известен под выражением активного контроля шума.
Активный контроль шума состоит в измерении окружающего шума и в создании разрушающего шума за счет управления амплитудой и фазой разрушающего шума.
Согласно решению для генерирования разрушающего шума в пространстве, в котором требуется снизить шум, например, в кабине устанавливают громкоговорители, в которые подается питание по фазе и по интенсивности с целью генерирования акустических волн, снижающих за счет интерференции уровень звуковой энергии в выбранных зонах обрабатываемого пространства. Это решение, состоящее в добавлении громкоговорителей, сказывается на весе, объеме и создает проблемы в установке громкоговорителей.
Чаще всего пространство, в котором можно установить громкоговорители, является ограниченным и возникают проблемы механической взаимосвязи с другими приборами и с облицовочными панелями.
В частности, когда устройство снижения шума устанавливают в кабине летательного аппарата, поскольку первоначально облицовочные панели не предусматривали установку устройства активного контроля шума, монтаж громкоговорителей чаще всего требует изменения формы существующих облицовочных панелей для установки громкоговорителей устройства активного контроля шума.
Кроме того, как правило, системы снижения шума содержат много громкоговорителей, что создает проблемы соединений и электропроводки для их управления и питания и что тоже требует изменения или замены существующих облицовочных панелей и установки новых кронштейнов, предназначенных для прокладки новых электрических проводов системы, кроме того, упомянутые провода необходимо прокладывать, соблюдая строгие требования, предъявляемые к существующей электрической проводке, с точки зрения обеспечения безопасности и нормальной работы электрических систем летательного аппарата.
Таким образом, установка активной системы снижения шума в существующем летательном аппарате создает проблемы и требует внесения многочисленных изменений, сложных для реализации.
Чтобы избежать недостатков известных технических решений, изобретением предлагается летательный аппарат, содержащий сеть питания активных облицовочных панелей, применяемую для питания конфигурации кабины, в которой все предусмотренные для упомянутой кабины активные облицовочные панели установлены, и систему питания активных панелей, при этом упомянутую сеть питания и упомянутую систему питания устанавливают в летательном аппарате независимо от числа действительно установленных активных облицовочных панелей.
Для этого самолет, содержащий, по меньшей мере, одну кабину, в которой, по меньшей мере, часть пространства ограничена облицовочными панелями, оборудованную системой активного контроля окружающего шума в упомянутой кабине, и:
- каждая облицовочная панель кабины является либо так называемой активной панелью, содержащей приводы, питаемые системой активного контроля шума, либо так называемой пассивной панелью, не содержащей таких приводов;
- по меньшей мере, одна облицовочная панель кабины одного типа, активного или пассивного, является механически взаимозаменяемой с панелью другого типа, соответственно пассивного или активного;
- проводка питания активных панелей, выполненная с возможностью соединения с активными панелями, расположена в летательном аппарате таким образом, чтобы упомянутая проводка могла питать совокупность активных панелей, которые могут быть установлены в кабине независимо от того, действительно ли установлены упомянутые активные панели или установлены взаимозаменяемые пассивные панели;
- система питания активных панелей на борту летательного аппарата соединена с проводкой питания активных панелей.
Предпочтительно приводы установлены на панелях таким образом, чтобы приводить активные панели в вибрацию и, предпочтительно, чтобы обеспечивать взаимозаменяемость активных панелей и пассивных панелей, при этом приводы встроены в толщину активных панелей, например, путем выполнения приводов с использованием пьезоэлектрической технологии.
Предпочтительно проводка питания активных панелей содержит также провода соединения датчиков системы активного контроля шума с системой питания активных панелей, и датчики являются, по меньшей мере для части, жестко соединенными с активными панелями.
Чтобы удерживать разъемы проводки питания активных панелей в конфигурациях, при которых активную панель, соответствующую разъему, заменяют пассивной панелью, пассивные панели, которые должны заменять активные панели, содержат, по меньшей мере, один ложный соединитель, на котором можно закрепить разъем для активной панели проводки питания активных панелей.
Для обеспечения модульности, максимально улучшенной с точки зрения акустического комфорта кабины, предпочтительно каждая активная панель кабины является механически взаимозаменяемой с пассивной панелью и наоборот.
Объектом изобретения является также способ для изменения акустического комфорта летательного аппарата, в котором, по меньшей мере, одну пассивную панель заменяют механически взаимозаменяемой активной облицовочной панелью, при этом упомянутую активную панель соединяют с проводкой системы активного контроля шума, или в котором активную облицовочную панель отсоединяют от системы активного контроля шума, затем заменяют механически взаимозаменяемой пассивной панелью.
Чтобы обеспечить оптимальное питание активных панелей в новом варианте расположения, систему питания активных панелей конфигурируют в зависимости от действительно установленных активных панелей.
Далее следует подробное описание примера выполнения изобретения со ссылками на фигуры, которые схематически представляют:
Фиг.1 - Общий вид летательного аппарата, в данном случае гражданского транспортного реактивного самолета.
Фиг.2 - Пример сечения фюзеляжа с основными элементами сечения.
Фиг.3 - Общий вид устройства с панелями на одной стороне кабины летательного аппарата.
Фиг.4 - Пример активной облицовочной панели, используемой для применения изобретения.
Фиг.5 - Функциональная схема устройства, показанная на частичном сечении стенки фюзеляжа.
Согласно изобретению летательный аппарат 1 содержит, по меньшей мере, одну кабину 2, содержит совокупность электрических проводок 3, выполненных с возможностью соединения, с одной стороны, с облицовочными панелями кабины, при этом упомянутые облицовочные панели являются так называемыми активными с точки зрения акустики, и, с другой стороны, систему питания 61 активных панелей и содержит совокупность облицовочных панелей кабины, при этом упомянутые облицовочные панели могут быть активными 4 или пассивными 5, то есть неактивными.
Как показано на фиг.3, система питания 61 активных панелей, электрическая проводка 3 и активные панели 4 образуют систему 6 активного контроля шума в кабине 2.
В рамках настоящего изобретения под кабиной следует понимать любое пространство летательного аппарата 1, в котором требуется снизить уровень шума по причине возможного присутствия людей в упомянутом пространстве. Таким образом, термин «кабина» можно применять как к пассажирскому салону, так и к кабине экипажа, к зоне отдыха экипажа или к любой эквивалентной зоне.
Чаще всего, как показано в качестве неограничительного примера на фиг.1 и на фиг.2, в современных летательных аппаратах кабины 1 в основном являются пространствами, оборудованными в фюзеляже 11, содержащем по существу цилиндрическую зону между передним концом 12 и задним концом 13, имеющими меняющуюся форму.
Для летательных аппаратов с нетрадиционной архитектурой (не показано) в случае необходимости кабины 1 являются пространствами, оборудованными в других зонах летательного аппарата, например в крыле летательного аппарата, который имеет архитектуру летающего крыла.
Как следует из описания варианта выполнения изобретения, изобретение можно применять для любой формы кабины летательного аппарата с традиционной или нетрадиционной архитектурой путем адаптаций, которые легко может выполнить специалист.
На фиг.2 показано обычное сечение цилиндрической секции фюзеляжа 11 на уровне кабины 2.
Из этого сечения видно, что фюзеляж 11 имеет внешнюю конструкцию, содержащую обшивку 14, закрепленную на конструктивных шпангоутах 15, конструкцию, образующую пол 16 кабины 2, и различные элементы компоновки.
Среди элементов компоновки на боковых стенках упомянутой кабины выполнены облицовочные панели 4, 5 кабины 2, обеспечивающие эстетичный вид кабины и отделяющие жилое пространство кабины 2 от конструкции фюзеляжа 11.
На практике облицовочные панели 4, 5 крепят очень близко к шпангоутам 15 фюзеляжа 11, чтобы не уменьшать объем кабины 2, предназначенный для размещения людей в упомянутой кабине.
Для обеспечения определенной теплоизоляции по отношению к конструкции, относительно холодной по причине ее прямого контакта с наружным воздухом, пространство между обшивкой фюзеляжа и панелями и между шпангоутами, выполненными через большие или меньшие промежутки, частично заполняют матами 17 из стекловаты.
Электропроводку 3 системы 6 активного контроля шума прокладывают с возможностью обеспечения питания активных панелей 4 вдоль стенок кабины в любой точке, где действительно установлена активная панель 4, а также в любой точке, где может быть установлена активная панель.
На практике, чтобы соблюдать все требования по установке любых возможных элементов компоновки кабины, как показано на фиг.3, электропроводку 3 выполняют, считая, что активными панелями являются все облицовочные панели, как активные 4, так и пассивные 5, кроме панелей, которые никогда не могут соответствовать активным панелям.
Как показано на фиг.2, предпочтительно электропроводка 3 системы активного контроля содержит провода, закрепленные вблизи боковых облицовочных панелей 4, 5 кабины 2, например, проложенные под полом 3 кабины 2 вблизи стенок фюзеляжа, закрытых упомянутыми облицовочными панелями.
Возможны также другие варианты прокладки, например, между конструкцией фюзеляжа и боковыми облицовочными панелями 4, 5 или над облицовочными панелями потолка 51, в частности, в зависимости от критериев массы рассматриваемого электрического оборудования и от совместимости с другими электрическими системами, непоказанными, летательного аппарата.
На одном конце проводки, противоположном концам, которые могут быть соединены с активными облицовочными панелями, проводку соединяют с системой 61 питания активных панелей.
Как известно, в системе активного контроля шума система 61 питания активных панелей принимает сигналы от датчиков 7, например от акселерометров измерения акустических вибраций, распределенных в летательном аппарате, и генерирует сигнал питания приводов 8, встроенных в активные облицовочные панели 4, при этом упомянутые приводы выполнены с возможностью приведения упомянутых панелей в вибрацию.
Характеристики сигнала питания адаптируют к технологии приводов, например, приводы пьезоэлектрической технологии требуют наличия усилителя 63 относительно высокого напряжения, и сигнал модулируют по фазе и по амплитуде в зависимости от сигналов, принятых от датчиков 7, в результате обработки упомянутых сигналов, при этом обработку производят, например, при помощи процессора 62.
В рамках настоящего изобретения проводку, необходимую для работы датчиков 7 и для передачи сигналов измерения, при этом проводка может использовать технологию любого типа, например оптические провода для передачи сигналов измерения, предпочтительно встраивают в электропроводку 3 системы активного контроля шума, однако пути прохождения сигналов измерения могут быть более или менее удалены от путей прохождения сигналов питания.
Для выполнения изобретения согласно предпочтительному варианту, как показано на фиг.4 или фиг.5, активная облицовочная панель 4 содержит покрытие 41, например покрытие со структурой в виде сэндвича с ячеистой сердцевиной 43, расположенной со стороны кабины 2, при этом на одной стороне покрытия, невидимой из кабины, закреплены приводы 8, предпочтительно пьезоэлектрические приводы, встроенные в толщину активной облицовочной панели 4.
Предпочтительно, по меньшей мере, часть датчиков 7, необходимых для работы системы 6 активного контроля шума, встроена в толщину активной облицовочной панели 4 или, в случае необходимости, ее закрепляют на невидимой из кабины стороне 42 упомянутой панели, как показано, например, на фиг.5.
В других непоказанных вариантах выполнения изобретения датчики 7 или, по меньшей мере часть из них, распределены в зависимости от требуемых характеристик системы 6 активного контроля шума в кабине на конструкциях или облицовочных панелях, отличных от активных облицовочных панелей 4.
Предпочтительно совокупность соединений с приводами и/или датчиками активной облицовочной панели 4 группируют на уровне единственного соединителя 44, жестко соединенного с панелью 4, или, в случае необходимости, на уровне ограниченного числа соединителей, например соединителя, предназначенного для приводов, и соединителя (не показан), предназначенного для датчиков, что позволяет отделять сильные сигналы от слабых сигналов.
Для обеспечения механической взаимозаменяемости между активными панелями 4 и пассивными панелями 5 оба типа панелей выполняют с одинаковыми геометрическими размерами, предпочтительно используя одинаковые структурные технологии, в частности структуру панели типа сэндвича, содержащую покрытия из композитного материала и ячеистую сердцевину, такую как так называемая сотовая сердцевина, то есть применяют известное решение для выполнения пассивных облицовочных панелей.
Предпочтительно, как показано на фиг.3, пассивные панели 5 содержат ложные, то есть нефункциональные соединители 51, выполненные в виде для разъемов электропроводки 3 системы активного контроля, чтобы упомянутые разъемы, неиспользуемые, если панелью является пассивная панель 5, можно было эффективно удерживать без риска их повреждения или без риска повреждения других элементов летательного аппарата 1.
Таким образом, летательный аппарат 1 в соответствии с настоящим изобретением можно оборудовать в каждом месте, заранее определенном для каждой отдельной конфигурации летательного аппарата в качестве пригодной для размещения активной панели, то есть либо активной панели 4, либо пассивной панели 5. Кроме того, активная панель 4, предназначенная для данного места, может быть панелью другой модели, в частности, что касается числа и расположения приводов 8 и/или датчиков 7 в зависимости от требуемых характеристик.
В зависимости от общей компоновки кабины 2, например, в случае наличия кухонных систем, и/или в зависимости от требуемого уровня акустического комфорта, который может отличаться в зависимости от категории кабины и/или от продолжительности предусмотренных полетов, летательный аппарат 1 имеет соответствующее распределение числа и типа активных панелей 4 разных стандартов и пассивных панелей 5.
Таким образом, переоборудование кабины 2, с точки зрения уровня ее акустического комфорта, осуществляют путем замены активных панелей на пассивные панели 5 или на активные панели с другими характеристиками и/или путем замены пассивных панелей на механически взаимозаменяемые активные панели 4 и путем соединения соединителей 44 активных панелей с проводкой 3 системы питания активных панелей, и/или путем закрепления не задействованных разъемов проводки 3 на ложных разъемах 51 пассивных панелей.
На практике во время переоборудования кабины не требуется никакого существенного изменения проводки 3, и систему 6 активного контроля шума в кабине приводят в рабочее состояние, меняя конфигурацию средств питания 61 приводов панелей и обработки сигналов датчиков, чаще всего путем изменения конфигурации программного обеспечения, управляющего работой системы активного контроля шума.
Из описания варианта выполнения изобретения понятно, что устройство можно реализовать с любым типом облицовочной панели кабины, например с потолочными панелями.