Двигатель — один из основных источников шума в самолете. В зоне аэропортов шум на местности достигает максимальных значений, что приносит людям существенный дискомфорт. Чтобы снизить шумовое воздействие, каналы авиационного двигателя облицовывают звукопоглощающими конструкциями — ЗПК. Большинство методов, которые используют для определения акустических характеристик ЗПК, подходит для лабораторных, но не реальных условий. Единственный метод, применяемый непосредственно на авиационном двигателе, — метод Дина. Изначально он был разработан для случая равномерного распределения давления звуковой волны на дне резонатора. Однако когда звуковое поле более сложное, а давление неравномерное, формула Дина дает неправильные значения. Ученые Пермского политеха адаптировали метод Дина под случаи сложной структуры звукового поля. Результаты помогут отечественным разработчикам авиационных двигателей повысить точность настройки звукопоглощающих облицовок для более эффективного снижения шума.
Исследование опубликовано в журнале Acoustics, 2022 год. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда и Пермского края.
«При настройке звукопоглощающих облицовок авиадвигателей ориентироваться на такую характеристику, как коэффициент звукопоглощения, нельзя: в каналах двигателя звук относительно ЗПК падает по касательной, а не по нормали. Таким образом, при проектировании конструкции нам важен не коэффициент звукопоглощения, а импеданс. При хорошо подобранном импедансе ЗПК звуковые волны затухают быстрее. В результате из двигателя наружу излучается гораздо меньше звуковой энергии», — рассказывает руководитель гранта кандидат технических наук, доцент кафедры ракетно-космической техники и энергетических систем ПНИПУ Вадим Пальчиковский.
Акустический импеданс — основополагающая характеристика звукопоглощающей облицовки. Это комплексная величина, зависящая от уровня звукового давления, частоты, скорости потока, а также от геометрических параметров конструкции. Поэтому подбор импеданса — достаточно сложная проектировочная задача.
«При лабораторных испытаниях мы не можем в полной мере реализовать условия, имеющие место в работающем двигателе. Единственный метод, позволяющий измерить импеданс конечной звукопоглощающей конструкции в реальных условиях, — метод Дина. Используя его, исследователи применяют тонкие измерительные зонды, которые устанавливаются прямо в звукопоглощающую облицовку», — рассказывают ученые.
Чтобы получить значения акустического давления на лицевой поверхности и на дне резонатора, политехники использовали численное моделирование, заменившее натурный эксперимент.
«Был смоделирован внутренний канал интерферометра — измерительного прибора — с присоединенным образцом звукопоглощающей конструкции. В результате мы смогли подробно увидеть звуковое поле на дне резонатора. Модифицировав формулу Дина под случаи сложной структуры поля, мы получили более точные параметры импеданса», — дополняет Вадим Пальчиковский.
Работа поможет более точно настраивать звукопоглощающие конструкции на нужный импеданс и, соответственно, эффективнее снижать звук в канале авиационного двигателя. И самолет будет шуметь меньше.
Пресс-служба Пермского политеха
Нет комментариев