導(dǎo)讀：據(jù)www1網(wǎng)站3月16日報道，彼爾姆國立研究理工大學(xué)（PNRPU）的研究人員開發(fā)出一種新型飛機發(fā)動機吸聲結(jié)構(gòu)。這種面板比傳統(tǒng)多層結(jié)構(gòu)輕1.5倍，同時其降噪效率比標準單層蜂窩結(jié)構(gòu)高出20分貝，可在2000至5400赫茲的寬頻率范圍內(nèi)工作。該校新聞處對此進行了報道。

為何飛機噪音仍是難題

飛機發(fā)動機產(chǎn)生的噪音是航空業(yè)最緊迫的環(huán)境和社會挑戰(zhàn)之一。在飛機客艙內(nèi)，噪音水平可達80至85分貝，相當于繁忙的城市高速公路噪音。對于乘客而言，這種噪音會導(dǎo)致長途飛行中疲勞感加劇、舒適度下降；對于機組人員來說，長期暴露在噪音環(huán)境中可能會影響身體健康。

居住在機場附近的數(shù)百萬人也必須忍受飛機起降時持續(xù)的轟鳴聲，這種噪音會干擾睡眠，增加壓力和心血管疾病的風(fēng)險。

飛機噪音的主要來源是渦扇發(fā)動機和渦噴發(fā)動機。為了降低噪音，發(fā)動機的內(nèi)部通道（如進氣道、噴管和風(fēng)扇涵道）會鋪設(shè)填充蜂窩結(jié)構(gòu)的吸聲面板。最常見的設(shè)計由高度相同的六邊形單元組成，類似蜂巢。這種結(jié)構(gòu)生產(chǎn)成本低，在實驗室條件下表現(xiàn)良好，但在實際飛行中效果會顯著下降。

“通常來說，這些高度相同的蜂窩單元是針對特定頻率調(diào)諧的。在氣流環(huán)境下，它們的表現(xiàn)會變差：氣流會破壞其調(diào)諧狀態(tài)，降低降噪效率。”彼爾姆國立研究理工大學(xué)空間增強復(fù)合材料實驗室初級研究員卡琳娜·阿洪賈諾娃（Karina Akhunzyanova）解釋道。

全新設(shè)計：用錐體替代相同蜂窩結(jié)構(gòu)

研究人員提出了一種完全不同的幾何結(jié)構(gòu)——由正錐體和倒錐體組成的單元。每個單元都針對自身的共振頻率進行調(diào)諧，不同體積和形狀的組合使面板能夠同時吸收寬頻率范圍內(nèi)的聲音。

樣品通過3D打印機制造，并在模擬飛機發(fā)動機內(nèi)部真實環(huán)境的專用聲學(xué)裝置上進行了測試。測試中產(chǎn)生的噪音水平在130至150分貝之間，屬于正常運行的噴氣發(fā)動機的典型噪音值。

測試結(jié)果令人印象深刻：這種新型結(jié)構(gòu)幾乎不受氣流影響，在真實環(huán)境下保持穩(wěn)定的效率，與傳統(tǒng)單層蜂窩面板相比，降噪效果提升了20分貝。同時，面板重量減輕了1.5倍——在航空領(lǐng)域，每增加一公斤重量都至關(guān)重要，這一優(yōu)勢尤為關(guān)鍵。

“我們的設(shè)計實際上不受氣流影響，在真實條件下能穩(wěn)定工作。這種新型面板可使飛機變得更安靜，且不會增加飛機重量或生產(chǎn)成本。”彼爾姆國立研究理工大學(xué)實驗室主任帕維爾·皮薩列夫（Pavel Pisarev）表示。

額外優(yōu)勢：抗制造誤差能力強

另一大優(yōu)勢是，這種新型面板對制造誤差的敏感度低得多。傳統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)精確調(diào)諧于少數(shù)特定頻率，因此即使是制造誤差或變形導(dǎo)致的單元尺寸微小偏差，也會顯著降低其效率。

而基于錐體的結(jié)構(gòu)設(shè)計適用于寬頻率范圍，即使在幾何形狀或材料存在輕微偏差的情況下，也能保持良好的聲學(xué)性能。

未來應(yīng)用

如果這項技術(shù)實現(xiàn)量產(chǎn)，將能顯著降低客艙內(nèi)（針對乘客和機組人員）和飛機外部的噪音，使機場附近的居民受益。

這對于現(xiàn)代高涵道比渦扇發(fā)動機而言尤為重要，此類發(fā)動機的風(fēng)扇和噴管噪音仍是主要噪音來源。

該研發(fā)成果已通過實驗室測試，下一階段將進行臺架測試和真實發(fā)動機飛行試驗。

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