Пермские ученые нашли способ снизить шумность авиационных двигателей

При длительном воздействии авиационный шум вызывает проблемы с органами слуха, повышение артериального давления, раздражительность и усталость. Существенному воздействию вблизи аэропортов подвергается около трех процентов россиян. Для снижения шумности применяются шумоглушащие сопла. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета выяснили на 3D-печатных образцах, какая конструкция оптимально глушит шум на низких и высоких частотах.

Модели конического, шевронного и гофрированного сопла

В современном авиастроении шумность снижается за счет увеличения диаметра двигателей и использования шумоглушащих сопел. К распространенным видам относят в том числе шевронные и гофрированные сопла. Шевронные сопла с треугольными зубцами на краях снижают низкочастотный шум, но вместе с тем увеличивает высокочастотный. Гофрированные сопла имеют рифление в виде лепестков. При небольшом количестве лепестков, порядка пяти-шести, эффект от гофрированного сопла будет таким же, как от шевронного — уменьшение вредного звука на низких частотах и увеличение на высоких.

Ученые Пермского политеха провели эксперименты, которые показывают, что как с высокими, так и с низкими частотами шума лучше справляется гофрированное сопло с увеличенным количеством лепестков, сообщает пресс-служба вуза на портале Naked Science.

«Мы рассматривали конические, шевронные и гофрированные сопла одинаковых размеров с двенадцатью шевронами-лепестками. Эксперименты проводились в камере со специальной установкой, в которой можно исследовать шум от однопроводной струи со скоростью потока до 0,65 Маха. Сопла изготавливали с помощью 3D-принтера. Поток для них создавался двумя последовательно соединенными вентиляторами мощностью 45 кВт, а шесть микрофонов измеряли исходящий шум», — рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа Центра акустических исследований ПНИПУ Олег Кустов.

«Как показали эксперименты, шевронное сопло снижает низкочастотный шум в области максимума спектра излучения на величину около двух децибел, но на частотах выше 6000 Гц наблюдался паразитный высокочастотный шум — до 1,3 дБ на частоте 12000 Гц. В то же время гофрированное сопло с двенадцатью лепестками уменьшало шум до 2,5 дБ во всем исследованном диапазоне частот», — рассказал доцент кафедры ракетно-космической техники и энергетических системы ПНИПУ Игорь Храмцов.

Добавление близко расположенной пластины, имитирующей крыло самолета, показало аналогичные результаты. По сравнению с коническим соплом шевронное увеличивало низкочастотный шум, а гофрированное, напротив, снижало. Политехники отмечают, что практическое использование такого сопла возможно в случаях, когда шум струи доминирует над другими источниками шума самолета в сертификационных точках. Тем не менее, требуется комплексная всесторонняя проверка акустических и аэродинамических характеристик для каждой конкретной компоновки.

Исследование ученых Пермского политеха поможет усовершенствовать конструкцию авиадвигателей для улучшения акустических характеристик самолетов и снижения негативного влияния авиационного шума на здоровье человека. Внедрение новых конструктивных решений в проектирование сопел повысит качество жизни людей, проживающих вблизи аэропортов.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, результаты опубликованы в журнале Russian Aeronautics.

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.