Ученые Пермского Политеха нашли новые возможности снижения шума авиадвигателей
Ученые Пермского Политеха разработали методику, которая эффективно прогнозировать акустические характеристики звукопоглощающих облицовок в авиадвигателях. Она основана на численном моделировании и впервые в мировой практике учитывает процессы в многослойных звукопоглощающих конструкциях реальных авиадвигателях.
Международная организация гражданской авиации при ООН регулярно ужесточает требования к шуму, производимому самолетами, так как они оказывают вредное воздействие на окружающую среду.
Чтобы снизить шум авиадвигателя, его каналы «обшивают» звукопоглощающими конструкциями. Эффективность их работы зависит от того, насколько оптимально подобраны значения акустических характеристик. Сейчас эти параметры определяют с помощью полуэмпирических методов. Эти расчетные модели строятся на упрощенном описании физических процессов и не учитывают сложные явления в авиадвигателях – например, образование вихрей в отверстиях панелей. Кроме того, расчеты производят для однослойных и упрощенных конструкций, а в самолетах используются многослойные и комбинированные. Экспериментальные методы также не обеспечивают высокую точность данных, поясняют ученые.
– Создание малошумящих, обтекаемых лайнеров с максимально тихими двигателями и эффективными звукопоглощающими конструкциями – актуальная задача для производителей авиатехники. Наша научная группа разработала и успешно внедрила методику, которая позволит эффективнее прогнозировать акустические характеристики звукопоглощающих облицовок в авиадвигателях. При этом процессы впервые удалось смоделировать для реальных конструкций, которые используют в самолетостроении, – рассказывает младший научный сотрудник Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа Центра акустических исследований Пермского Политеха Олег Кустов, один из авторов проекта.
На фото расчетная модель канала интерферометра с трехслойным образцом звукопоглощающей конструкции
Численное моделирование позволило исследователям уточнить акустические характеристики двигателей, разработать новые экспериментальные методы и усовершенствовать верификацию результатов расчета. Технология позволит учитывать различные сложные явления – например, распространение звука в ячейках звукопоглощающих конструкций и процессы, происходящие на высоких уровнях звукового давления.
На фото интерферометр с системой контроля поджатия образцов звукопоглощающей конструкции
По словам исследователей, разработку можно использовать не только в создании перспективных авиадвигателей, но и в системах глушения шума энергетических установок и газоперекачивающих агрегатов.
Исследования проходит в рамках одного из приоритетных научно-технологических проектов Пермского НОЦ по созданию передовых технологий авиадвигателестроения. Его результаты ученые Олег Кустов и Игорь Храмцов опубликовали в журнале Akustika (1, 2).
Поддержка исследованию оказывается в рамках гранта Президента РФ, а также РФФИ. В 2022-2024 годах ученые также планируют провести серию работ при поддержке АО «ОДК Авиадвигатель». Исследователи уже запатентовали изобретение.
В 2021 году авторы проекта стали лауреатами II степени премии Пермского края в области науки в номинации «Технические науки».
