 |
Ученые Пермского Политеха нашли способ уменьшить шум самолетов
Авиационный шум - большая современная проблема. Он вызывает проблемы с органами слуха, повышение артериального давления, раздражительность и усталость. Для ограничения шума авиационного двигателя применяют шумоглушащие сопла. Ученые Пермского Политеха выяснили, какая конструкция заглушает максимальное количество шума на низких и высоких частотах.
Еще с конца XX века шумовое загрязнение остается актуальной проблемой человечества. Один из его источников – авиационный шум. При длительном воздействии он вызывает проблемы с органами слуха, повышение артериального давления, раздражительность и усталость. Существенному воздействию вблизи аэропортов подвергается около 3% населения России. Для ограничения шума авиационного двигателя применяют шумоглушащие сопла. Ученые Пермского Политеха выяснили, какая конструкция заглушает максимальное количество шума на низких (до 500 Гц) и высоких (от 1 000 Гц) частотах.
Исследование опубликовано в журнале «Russian Aeronautics», т. 67, № 2, 2024. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 22-72-00063).
На огромной скорости реактивная струя авиадвигателя турбулизирует воздух, из-за чего возникает вредный шум. Он также может образовываться в результате взаимодействия с окружающей средой или препятствиями в виде частей самолета.
В современном авиастроении ограничение вредного звука достигается за счет увеличения диаметра двигателя – так уменьшается скорость выхлопа и, как следствие, его шум.
Авиадвигатель устанавливается на самолет двумя способами. Чаще всего – под крылом самолета. В этом случае из-за увеличения его диаметра уменьшается расстояние между двигателем и крылом самолета, а это усиливает низкочастотный звук. Другой способ установки – над крылом. Тогда оно блокирует двигатель и уменьшает шум его реактивной струи. Однако, если расположить двигатель слишком близко, увеличится шум взаимодействия воздушной струи и крыла самолета.
Поэтому в авиастроении используют специальные устройства – шумоглушащие сопла. Это каналы конусообразной или цилиндрической формы, которые отвечают за ускорение и направление потоков газов, выходящих из двигателя. К распространенным видам относят шевронное сопло с треугольными зубцами на краях. Оно уменьшает низкочастотный шум, но вместе с тем увеличивает высокочастотный. Другой вид – гофрированное, которое имеет рифление в виде лепестков. При их небольшом количестве (5-6 шт) 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.
– Мы рассматривали конические, шевронные и гофрированные сопла одинаковых размеров с 12-ю шевронами-лепестками. Эксперименты проводились в камере со специальной установкой, в которой можно исследовать шум от однопроводной струи со скоростью потока до 0,65 М. Сопла изготавливали с помощью 3D-принтера. Поток для них создавался двумя последовательно соединенными вентиляторами мощностью 45 кВт, а шесть микрофонов измеряли исходящий шум, – комментирует Олег Кустов, ведущий научный сотрудник лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа Центра акустических исследований ПНИПУ, кандидат технических наук.
– Как показали эксперименты, шевронное сопло снижает низкочастотный шум в области максимума спектра излучения на величину около 2 дБ, но на частотах выше 6 000 Гц наблюдался паразитный высокочастотный шум – до 1,3 дБ на частоте 12 000 Гц. В то же время гофрированное сопло с 12-ю лепестками уменьшало шум до 2,5 дБ во всем исследованном диапазоне частот, – рассказывает Игорь Храмцов, доцент кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Добавление близко расположенной пластины, которая имитирует 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 для реальных авиадвигателей возможно в случае, если 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 помогает 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, которые проживают вблизи аэропортов.
Контактное лицо: Лидия Попова (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 18:52, 08.11.2024
Количество просмотров: 140
Страна: Россия
| Ученые ПНИПУ нашли новый способ очищать воду от стронция, ПНИПУ, 21:28, 13.10.2026, Россия |
58 |
| Сегодня нередко в стоки и водоёмы попадают ионы стронция, способные вызывать у человека тяжелые заболевания. Но удалять их одновременно дёшево и быстро пока не получается. Ученые ПНИПУ создали новый материал для удаления стронция из воды. Их сорбент связывает больше ионов и работает в 3 раза быстрее аналогов. |
|
| «Поток-сирота»: ученый Пермского Политеха рассказал о звездопаде Дельта-Ауригиды, ПНИПУ, 21:26, 13.10.2026, Россия |
36 |
| В ночь с 10 на 11 октября можно будет увидеть Дельта-Ауригиды — один из самых интригующих, но малоизвестных звездопадов осени. Его радиант располагается в созвездии Возничего, а пик активности приходится на 11 октября. О том, почему Дельта-Ауригиды называют «потоком-сиротой» и как его не пропустить, рассказывает ученый Пермского Политеха. |
|
| Ученые Пермского Политеха рассказали, на что смотреть при покупке незамерзайки для машины, ПНИПУ, 21:15, 13.10.2026, Россия |
39 |
| С наступлением холодов перед каждым водителем встает вопрос: какую стеклоомывающую жидкость залить в бак, чтобы она не замерзла, справлялась с грязью и не навредила ни машине, ни людям в салоне. О том, из чего состоит незамерзайка и на что ориентироваться при ее выборе, рассказали ученые Пермского Политеха. |
|
|
|
