Исследование опубликовано в журнале Acoustics. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда и администрации Пермского края. Исследования проводились в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030».
«При настройке звукопоглощающих облицовок авиадвигателей ориентироваться на такую характеристику как коэффициент звукопоглощения нельзя. Все потому, что в каналах двигателя звук относительно ЗПК падает по касательной, а не по нормали. Таким образом, при проектировании конструкции нам важен не коэффициент звукопоглощения, а импеданс.
Хорошо подобранный импеданс ЗПК воздействует на звуковые волны таким образом, что они приобретают высокое затухание. В результате из двигателя наружу излучается гораздо меньше звуковой энергии», — рассказывает руководитель гранта, кандидат технических наук, доцент кафедры ракетно-космической техники и энергетических систем ПНИПУ Вадим Пальчиковский.
Акустический импеданс — основополагающая характеристика звукопоглощающей облицовки. Это комплексная величина, которая зависит от уровня звукового давления, частоты, скорости потока, а также от геометрических параметров конструкции. Поэтому подбор импеданса достаточно сложная проектировочная задача.
«При лабораторных испытаниях мы не можем в полной мере реализовать те условия, которые происходят на натурном двигателе. Единственный метод, который позволяет измерить импеданс конечной звукопоглощающей конструкции в реальных условиях — метод Дина. В нем используют тонкие измерительные зонды, которые можно установить прямо в звукопоглощающую облицовку», — рассказывают ученые.
Получить значения акустического давления на лицевой поверхности и на дне резонатора политехники смогли благодаря расчетам, которые представляли собой численное моделирование.
«Численное моделирование, которое заменяет натурный эксперимент, моделирует внутренний канал интерферометра — измерительного прибора — с присоединенным образцом звукопоглощающей конструкции. В результате мы смогли подробно увидеть звуковое поле на дне резонатора. Модифицировав формулу Дина под случаи сложной структуры поля, мы получили более точные параметры импеданса», — дополняют ученые.
Работа пермских ученых поможет более точно настраивать звукопоглощающие конструкции на нужный импеданс и, соответственно, эффективнее снижать звук в канале авиационного двигателя. А самолет, который облицован такими ЗПК, будет шуметь меньше.