Пермские ученые нашли способ сделать самолеты тише

Шум двигателя самолета считается побочной проблемой авиаотрасли. Впрочем, отсутствие огласки не отменяет влияние этого фактора на экологию и даже здоровье людей.


В особенности это касается районов и зон, территориально прилегающих к аэропортам. Утверждение справедливо и по отношению к сотрудникам воздушных гаваней.

Вопросу снижения шума самолетов в последнее время дают дополнительный приоритет. Более того, появились первые результаты исследований в области поиска оптимального метода «обеззвучивания» двигателя воздушного суда.


Специалисты лаборатории генерации шума и модального анализа Пермского Политехнического университета провели уникальные эксперименты. Ученые изучили всевозможные конфигурации сопел авиадвигателей. Инженеры оценили их способность поглощать шум в различных частотных спектрах – от низких на уровне 500 Гц до высоких в диапазоне свыше 1000 Гц.

Сегодня часто применяемыми в авиастроении считаются следующие типы сопел:

✅ конические
✅ шевронные
✅ гофрированные

Исследователи ПНИПУ пришли к заключению, что наиболее эффективными являются модернизированные гофрированные сопла. В отличие от стандартных, они оснащаются увеличенным количеством лепестков.

Напомним, возникновение шума во время работы воздушного суда связано с турбулентными потоками выхлопных газов. Их высокая скорость выброса взаимодействует с воздухом и корпусом самолета.

Традиционно для борьбы со звуковой проблемой инженеры прибегают к увеличению диаметра двигателя. Таким образом получается снизить скорость выхлопного потока, но появляется дополнительная конструктивная особенность – усиливаются низкочастотные колебания.

Еще одним методом стала смена локации монтажа двигателя. Для снижения шума их устанавливают над крылом. И вновь решение одной проблемы порождает другую. Низкочастотных колебаний становится меньше, но в этом случае поток уже негативно воздействует на поверхность крыла.

Так и появились шумопоглощающие устройства – шевронные и гофрированные сопла. Но они помогают бороться с проблемой лишь частично. К примеру, первый тип обладает треугольным «рисунком», которые эффективно поглощает низкочастотный шум, но усиливает его в высокочастотном спектре.

Современные гофрированные сопла функционально почти не отличаются. Тогда ученые Пермского Политеха стали экспериментировать с количеством лепестков.

Если использовать конструкцию на модернизированных соплах, то эффективность возрастает. Гипотезу подтвердили в ходе испытаний в акустической лаборатории ПНИПУ.

Измерения проводились с применением моделей, напечатанных на 3D-принтере, а также специализированного оборудования. Условия исследований были приближены к реальным.


За формирование потока мощностью 45 кВт отвечал специальный вентилятор, а фиксация уровня громкости осуществлялась при помощи 6 микрофонов.

Ученые отметили, что на 12 кГц шевронные сопла способны снизить низкочастотный шум на 1,3 дБ. При этом модернизированные 12-лепестковые гофрированные образцы обеспечивают снижение на 2,5 дБ.

Эффективность подтверждена по всему частотному спектру, не только в «низкой зоне». Специалисты ПНИПУ уверены, что внедрение инновационной шумопонижающей конструкции поможет улучшить акустические характеристики российских самолетов.