Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета усовершенствовали строение звукопоглощающих конструкций и продемонстрировали эффективность на образцах с 3D-печатными разновысотными сотовыми наполнителями.
В авиации предъявляют высокие требования к снижению шумности самолетов на местности. Чтобы самолеты летали тише, в авиационных двигателях используют звукопоглощающие конструкции (ЗПК), однако Международная организация гражданской авиации (ICAO) постоянно ужесточает стандарты, которым сегодня не соответствует ни один эксплуатируемый самолет российского производства. Для решения этой проблемы требуется разработка новых систем снижения авиационного шума. Ученые Пермского политеха разработали звукопоглощающую конструкцию. Внедрение результатов исследования позволит повысить конкурентоспособность отечественной гражданской авиации на мировом рынке.
Главный источник авиационного шума — двигатели. С появлением более мощных установок допустимые пределы превышаются. Диапазон слышимости звуков для человека находится в пределах от 0 до 120 дБ, выше этого значения — болевой порог. Звук взлетающего самолета интенсивностью в 140 дБ может вызвать контузию, при 160 дБ возможны разрывы барабанных перепонок.
Чтобы снизить шум авиадвигателя, его каналы «обшивают» звукопоглощающими перфорированными панелями с наполнителем, как правило выполняемым в виде сот с жесткими перегородками. Звукопоглощающие конструкции отличаются количеством слоев, формой и типом наполнителя, но сейчас их стандартное использование не соответствует современным требованиям шумоподавления. Ученые ПНИПУ предлагают новое направление в снижении авиационного шума, сообщает пресс-служба вуза.
«Для создания недорогих акустически эффективных ЗПК, работающих в широком диапазоне частот, мы разработали концепцию однослойной ЗПК с разновысотным сотовым заполнителем. Ячейки в нем расположены по спиральной схеме и обладают различным объемом и высотой, что позволяет увеличивать потери звуковой энергии сразу на нескольких частотах. Для проверки акустической эффективности нового заполнителя мы провели расчетно-экспериментальные исследования при уровне звукового давления 130 дБ, соответствующего уровню шума авиационного двигателя», — рассказал научный руководитель проекта, доцент кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ПНИПУ Павел Писарев.
С помощью компьютерного моделирования ученые подобрали оптимальные геометрические характеристики разновысотных ячеек ЗПК, а затем изготовили экспериментальные образцы наполнителя на 3D-принтере. Интерферометр, на котором проводились эксперименты, представляет собой трубу круглого сечения. На одном конце располагается образец ЗПК, на другом — динамик, воздействующий на образец звуковыми волнами. На некотором расстоянии от образца установлены микрофоны, записывающие акустическое давление падающих и отраженных волн.
Политехники обрабатывали полученное в ходе экспериментов звуковое давление и вычисляли импеданс. Это основная характеристика ЗПК, ее оптимальное значение обеспечивает максимальное затухание звуковых волн в канале.
«Полученные результаты подтвердили акустическую эффективность разработанной разновысотной звукопоглощающей конструкции. По сравнению с классической равномерной ЗПК диапазон рабочих частот нашей разработки выше на 50%, и на 10% стало эффективней поглощение шума», — рассказала младшая научная сотрудница лаборатории пространственно-армированных конструкционных материалов Карина Ахунзянова.
Исследование ученых Пермского политеха позволит создавать более эффективные звукопоглощающие конструкции для перспективных российских авиационных двигателей, в частности ПД-35 для широкофюзеляжных пассажирских самолетов.
Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Передовой инженерной школы «Высшая школа авиационного двигателестроения», результаты опубликованы в сборнике материалов конференции «Скоростной транспорт будущего: перспективы, проблемы, решения».
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.