Шум миллионов авиарейсов в России создает угрозу для здоровья пассажиров, экипажей и людей, живущих рядом с аэропортами. Проблема усугубляется тем, что шумопоглощающие панели двигателей со временем изнашиваются и разрушаются. Международные нормы ужесточаются, и к 2029 году необходимо найти новые способы снижения уровня шума. Основная сложность заключается в контроле состояния этого оборудования. Стационарные интерферометры требуют демонтажа деталей, что невозможно для крупных компонентов, а портативные устройства с малым диаметром (30 мм) не подходят для таких задач. Из-за сложности существующих методов проверки часто откладываются, что приводит к невозможности эксплуатации двигателей.
Ученые Пермского Политеха разработали уникальный портативный акустический интерферометр для контроля шума авиадвигателей. Это первый в России прибор, который позволяет оценивать эффективность звукопоглощающих материалов прямо на месте, без необходимости их последующей разборки. Исследование по этой теме опубликовано в сборнике Всероссийской конференции «Акустика среды обитания» и выполнено при поддержке Российского научного фонда (грант № 24-72-00037).
Новый прибор значительно превосходит существующие аналоги. Его внутренний диаметр составляет 50 мм, а вес трубы без динамика – всего 0,65 кг, в то время как аналог с диаметром 30 мм весит 4,20 кг. Таким образом, портативный интерферометр легче в шесть раз, а его рабочая площадь больше на 66%.
Ранее для оценки состояния «глушителей» самолетов требовалось снятие и доставка образцов на стационарное измерительное устройство. Это было связано с тем, что акустические панели расположены внутри корпуса двигателя, где доступ к ним возможен только с помощью специального оборудования. Кроме того, эти панели имеют крупные размеры, сравнимые с листом формата А0.
Предыдущий интерферометр мог анализировать только небольшой участок материала диаметром 30 мм, что меньше спичечного коробка. Для проведения одного замера в аналитический отсек вмещался только такой образец. Также для авиадвигателей важно получать данные в условиях экстремально громкого звука – до 160-175 дБ, что было практически невозможно создать для крупных образцов в лаборатории. Аналоги с диаметром 100 мм имели узкий диапазон анализа по частоте – до 1800 Гц.
Новый портативный измеритель решает эти проблемы. Это компактный и легкий аппарат с короткой трубкой, двумя высокоточными микрофонами, мощным динамиком и мини-компьютером для обработки данных. Основное преимущество прибора в том, что теперь нет необходимости снимать панели с двигателя – достаточно поднести его к поверхности и провести контроль на месте. Он может работать с панелями любого размера – от маленьких лабораторных образцов до больших секций внутри авиадвигателя. Система сохраняет работоспособность при высоких уровнях звукового давления (до 160 дБ), что позволяет проводить диагностику в реальных эксплуатационных условиях.
«Мы разработали универсальное решение для экспресс-оценки акустических свойств материалов – от авиадвигателей до архитектурных объектов, – отметил Олег Кустов, ведущий научный сотрудник Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа ЦАИ ПНИПУ. – Главным достижением стало создание портативного устройства, которое работает в требуемом частотном диапазоне и на высоких уровнях звукового давления».
Это позволит авиакомпаниям оперативно контролировать шумопоглощающие элементы и соблюдать международные нормативы. Прибор станет инструментом для мониторинга стандартов в режиме реального времени.
Прототип успешно испытан на экспериментальных образцах. До конца года планируется запатентовать технологию, а затем оптимизировать массогабаритные характеристики устройства.
Разработка пермских ученых закрывает ключевую потребность отрасли в современном средстве контроля акустических параметров. Новое решение обеспечит регулярный мониторинг шумовых характеристик воздушных судов и своевременную замену изношенных компонентов.
Источник: naked-science.ru
распечатать статью