Авиация России

Шумоподавляющие конструкции – неотъемлемый элемент современных авиадвигателей. Они представляют собой ячеистую структуру из полимерных композиционных материалов, которая за счёт резонансного взаимодействия поглощает акустические волны. Требования Международной организации гражданской авиации (ICAO) к уровню звукопоглощения таких конструкций постепенно ужесточаются. Чтобы отечественное авиастроение шло в ногу со временем, в Пермском Политехе спроектировали «интеллектуальную» шумоподавляющую конструкцию с эффективным звукопоглощением в широком диапазоне частот.

Для снижения шума в передней полусфере двигателя звукопоглощающие конструкции в виде сотовых панелей из резонансных ячеек размещаются на внутренней поверхности воздухозаборника, а для снижения шума в задней полусфере - на стенках наружного воздуховодного канала. Проектирование таких конструкций осуществляется на основе расчётов способности системы противодействовать звуковым волнам в каналах авиационного двигателя.

Учёные Пермского Политеха смоделировали функционирование отдельной ячейки шумоподавляющей конструкции и группы таких ячеек с учётом параметров, которые ранее не принимались во внимание. Они провели вычислительные эксперименты, варьируя диаметр перфорации в ячейках, и определили схему их взаимного расположения для наилучшего шумопоглощения.

«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», — рассказал руководитель проекта, и.о. заведующего кафедры механики композиционных материалов и конструкций Пермского Политеха, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории пространственно-армированных композиционных материалов, кандидат технических наук Павел Писарев.

По его словам, выявленные сочетания диаметров перфораций и схем взаимного расположения элементов могут быть применены при проектировании шумопоглощающих конструкций, в том числе адаптивных.

Достоверность результатов, полученных с помощью математического моделирования, подтверждается их сравнением с экспериментальными данными. Конструкция демонстрирует эффективное звукопоглощение в широком диапазоне частот при минимальном увеличении её веса, что крайне важно для авиастроения.

Проведённое исследование позволит усовершенствовать технологию шумоподавления в авиадвигателях. Кроме того, выявленные закономерности колебательных процессов в акустических резонаторах актуальны и для других областей применения, в частности, для проектирования некоторых видов камер сгорания.

15 015