Ученые Пермского Политеха создали портативное оборудование для контроля шума самолетов. Акустический интерферометр, который в шесть раз легче аналогов, позволяет без разборки двигателя проверять эффективность звукопоглощающих материалов.
Как объяснили в университете, шумопоглощающие панели внутри современных авиадвигателей со временем изнашиваются, разрушаются и становятся непригодными. Самолеты начинают казаться «громче», что приводит к необратимому ухудшению слуха у пассажиров и членов экипажа. Поэтому крайне важно постоянно контролировать эффективность шумопоглощающих элементов.
Сегодня существуют либо массивные стационарные интерферометры, либо аналоги с ограниченным диаметром. Для оценки состояния «глушителей» двигателя необходимо снять образцы, чтобы исследовать их на стационарном устройстве. То есть оперативно тестировать и улучшать новые конструкции невозможно. Также интерферометр может проанализировать только небольшой участок материала диаметром 30 мм. Более сложные установки для оценки характеристик лишают разработчиков возможности оперативно тестировать и улучшать новые конструкции.
Кроме того, для авиадвигателей критически важны данные, получаемые в условиях экстремально громкого звука. Создать такие условия для крупного образца в лаборатории практически нельзя.
«Нами разработано универсальное решение для экспресс-оценки акустических свойств материалов — от авиадвигателей до архитектурных объектов. Главным достижением стало то, что нам удалось реализовать портативное устройство, которое при этом работает в требуемом частотном диапазоне и на высоких уровнях звукового давления», — рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа ЦАИ ПНИПУ Олег Кустов.
Новый интерферометр легкий и компактный, он позволяет проверять эффективность звукопоглощающих материалов прямо на месте и без последующей разборки. В основе аппарата короткая трубка с двумя высокоточными микрофонами, мощным динамиком и мини-компьютером для обработки данных. Разработка превосходит существующие решения: при внутреннем диаметре 50 мм вес трубы без динамика составляет 0,65 кг, тогда как аналог с диаметром всего 30 мм весит 4,2 кг. Таким образом, прибор в шесть раз легче, а его рабочая площадь на 66% больше. Для получения данных не нужно снимать панели с двигателя, достаточно поднести устройство к поверхности и провести контроль прямо на месте.
Прибор может работать с панелями любого размера — от маленьких лабораторных образцов до больших секций внутри настоящего авиадвигателя. Система сохраняет работоспособность в условиях высоких уровней звукового давления (до 160 дБ), что позволяет выполнять диагностику в режимах, максимально приближенных к реальным эксплуатационным условиям.
Авиакомпании смогут оперативно контролировать эффективность шумопоглощающих элементов и соблюдать международные нормативы. Новое решение обеспечит регулярный мониторинг шумовых характеристик воздушных судов и своевременную замену изношенных компонентов.
По словам Олега Кустова, аппарат уже прошел испытания на экспериментальных образцах. Запатентовать технологию планируется до конца 2025 года.
Результаты исследования «О возможности низкочастотных измерений в интерферометре при высоких уровнях звукового давления» опубликованы в сборнике материалов Всероссийской конференции «Акустика среды обитания».
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
