Звуки, которые образуются при полетах авиалайнеров, оказывают вредное воздействие на окружающую среду. Поэтому стандарты по шуму на местности Международной организации гражданской авиации при ООН регулярно ужесточаются, а их невыполнение грозит авиаперевозчикам крупными штрафами. Сейчас в России отсутствуют собственные гражданские самолеты, сертифицированные по новым требованиям. Ученые Пермского Политеха разработали технологию, которая позволит снизить уровень шума лайнеров и обеспечить конкурентоспособность РФ. Впервые в мировой практике они смоделировали процессы в многослойных звукопоглощающих конструкциях с учетом условий, происходящих в реальных авиадвигателях.
Результаты исследования ученые опубликовали в журнале AIP Conference Proceedings (1, 2). Разработчики реализуют проект на средства гранта Президента РФ в размере 1,2 млн рублей, который получили в 2021 году, и гранта РФФИ. В 2022-2024 годах ученые также планируют провести серию работ при поддержке АО «ОДК Авиадвигатель». Исследователи уже запатентовали изобретение.
В 2021 году ученые Игорь Храмцов и Олег Кустов стали лауреатами II степени премии Пермского края в номинации по направлению «Технические науки».
Чтобы снизить шум авиадвигателя, его каналы «обшивают» звукопоглощающими конструкциями. Эффективность их работы зависит от того, насколько оптимально подобраны значения акустических характеристик. Сейчас эти параметры определяют с помощью полуэмпирических методов. Эти расчетные модели строятся на упрощенном описании физических процессов и не учитывают сложные явления в авиадвигателях — например, образование вихрей в отверстиях панелей. Кроме того, расчеты производят для однослойных и упрощенных конструкций, а в самолетах используются многослойные и комбинированные. Экспериментальные методы также не обеспечивают высокую точность данных, поясняют ученые.
— Создание малошумящих, обтекаемых лайнеров с максимально тихими двигателями и эффективными звукопоглощающими конструкциями — актуальная задача для производителей авиатехники. Наша научная группа разработала и успешно внедрила методику, которая позволит эффективнее прогнозировать акустические характеристики звукопоглощающих облицовок в авиадвигателях. При этом процессы впервые удалось смоделировать для реальных конструкций, которые используют в самолетостроении, — рассказывает младший научный сотрудник Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа Центра акустических исследований Пермского Политеха Олег Кустов.
Численное моделирование позволило исследователям уточнить акустические характеристики двигателей, разработать новые экспериментальные методы и усовершенствовать верификацию результатов расчета. Технология позволит учитывать различные сложные явления — например, распространение звука в ячейках звукопоглощающих конструкций и процессы, происходящие на высоких уровнях звукового давления.
По словам исследователей, разработку можно использовать не только в создании перспективных авиадвигателей, но и в системах глушения шума энергетических установок и газоперекачивающих агрегатов.
