Ученые ПНИПУ помогут сократить шумовое загрязнение от авиадвигателей

«Интеллектуальную» шумоподавляющую конструкцию с эффективным звукопоглощением в широком диапазоне частот спроектировали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), сообщила 27 апреля пресс-служба вуза. Разработка Пермского Политеха поможет обеспечить соответствие продукции отечественных производителей авиадвигателей требованиям Международной организации гражданской авиации к уровню звукопоглощения в двигателях самолетов. Шумоподавляющие конструкции, ставшие обязательным элементом современных авиационных двигателей, представляют собой ячеистую структуру из полимерных композиционных материалов, поглощение акустических волн в которой происходит за счет их резонансного взаимодействия. Результаты исследования предложенной учеными ПНИПУ эффективной конструкции для шумоподавления были ими представлены в статье «Акустическое взаимодействие пьезоадаптивных резонансных ячеек звукопоглощающей сотовой панели», опубликованной в журнале «Russian Aeronautics» (№ 65, 2022 г.). Сотовые панели из резонансных ячеек звукопоглощающих конструкций для снижения шума в передней полусфере двигателя размещаются на внутренней поверхности воздухозаборника, а для снижения шума в задней полусфере двигателя их располагают на стенках наружного воздуховодного канала. Проектирование панелей выполняется на основе расчетов их способности противодействовать звуковым волнам в каналах авиационного двигателя. Для такого расчета ученые ПНИПУ разработали модель функционирования отдельной ячейки шумоподавляющей конструкции и группы таких ячеек. В ней они учли их параметры, которые ранее во внимание не принимались. Проведенные ими вычислительные эксперименты, в которых они, варьируя диаметр перфорации в ячейках, позволили определить схему их взаимного расположения, обеспечившую наилучшее шумопоглощение. Руководитель проекта, и. о. завкафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории пространственно-армированных композиционных материалов, к. т. н. Павел Писарев рассказал о проделанной ими работе: «Для реализации выявленных схем мы разработали модель адаптивного управления резонансными частотами ячеек через встроенные в перфорацию пьезоактивные элементы, которые способны преобразовывать механическое напряжение в электрический заряд и наоборот. Таким образом, пьезоактивные элементы трансформируют подаваемое на них электрическое напряжение в деформации, изменяющие диаметр горловин адаптивных резонаторов». Он пояснил, что определенные ими сочетания диаметров перфораций и схем взаимного расположения элементов помогут при проектировании эффективных шумопоглощающих конструкций, в том числе адаптивных. Результаты математического моделирования ученые Пермского Политеха проверили экспериментально полученными данными. Исследование подтвердило, что предложенная конструкция обладает эффективным звукопоглощением в широком диапазоне частот. При этом увеличение ее веса минимально относительно применяемых в настоящее время конструкций, что для авиастроения очень важно. Выявленные в процессе исследования закономерности колебательных процессов в акустических резонаторах могут быть использованы и в других областях производства, например, при проектировании некоторых видов камер сгорания, отметили ученые.