Ученые Пермского Политеха разработали новую звукопоглощающую конструкцию для авиационных двигателей, способную значительно снизить уровень шума. Панели оказались в 1,5 раза легче многослойных аналогов, при этом их эффективность шумоподавления примерно на 20 децибел выше, чем у традиционных однослойных решений. Разработка работает в широком диапазоне частот — от 2000 до 5400 герц. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
Авиационный шум считается одной из серьезных экологических проблем. В салоне самолета его уровень достигает 80–85 децибел — примерно как у оживленной автомобильной трассы. Для пассажиров это означает усталость и дискомфорт после перелета, а для пилотов и бортпроводников — постоянную шумовую нагрузку. Кроме того, миллионы людей живут рядом с аэропортами, где гул самолетов становится постоянным фоном и может влиять на сон и здоровье.
Одним из главных источников шума самолета является двигатель. Чтобы уменьшить звук, его внутренние каналы обшивают звукопоглощающими панелями с заполнителем, который поглощает акустическую энергию. Чаще всего используются конструкции с шестигранными сотами, похожими на пчелиные. Они сравнительно дешевы и хорошо работают в лабораторных условиях, однако в реальном воздушном потоке их эффективность заметно падает.
«Как правило, это соты с одинаковой высотой, настроенные на конкретные частоты. В условиях воздушного потока они работают хуже: воздух нарушает их настройку, из-за чего падает результативность шумоподавления», — объясняет младший научный сотрудник лаборатории пространственно-армированных композиционных материалов ПНИПУ Карина Ахунзянова.
Чтобы решить эту проблему, ученые разработали новую конструкцию с ячейками в форме прямых и перевернутых конусов. Каждый элемент поглощает звук на своей частоте, а сочетание разных объемов позволяет эффективно снижать шум сразу в широком диапазоне.
Образцы панелей напечатали на 3D-принтере и испытали на специальной установке, имитирующей работу двигателя. В лаборатории создавали шум 130–150 децибел и проверяли, насколько эффективно конструкции его поглощают.
«Наша конструкция практически не реагирует на поток воздуха и в реальных условиях работает стабильно. Новые панели позволяют делать самолеты тише, при этом не утяжеляя их и не делая производство дороже», — отметил заведующий лабораторией ПНИПУ Павел Писарев.
Еще одно преимущество разработки — устойчивость к производственным погрешностям. Традиционные панели обычно настраивают на несколько конкретных частот, поэтому даже небольшие отклонения в размерах ячеек могут снижать их эффективность. Новая конструкция рассчитана на широкий диапазон частот и сохраняет работоспособность даже при небольших дефектах или неровностях материала.
По словам ученых, применение таких панелей может снизить шумовую нагрузку как для пассажиров и экипажа, так и для жителей районов, расположенных рядом с аэропортами.
Ранее в России нашли способ быстрее и дешевле проектировать надежную электронику.