«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 варьировали 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.