【行業動態】科學家研發超輕面板，使飛機發動機噪音降低20分貝

導讀：據www1網站3月16日報道，彼爾姆國立研究理工大學（PNRPU）的研究人員開發出一種新型飛機發動機吸聲結構。這種面板比傳統多層結構輕1.5倍，同時其降噪效率比標準單層蜂窩結構高出20分貝，可在2000至5400赫茲的寬頻率范圍內工作。該校新聞處對此進行了報道。

為何飛機噪音仍是難題

飛機發動機產生的噪音是航空業最緊迫的環境和社會挑戰之一。在飛機客艙內，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，長期暴露在噪音環境中可能會影響身體健康。

居住在機場附近的數百萬人也必須忍受飛機起降時持續的轟鳴聲，這種噪音會干擾睡眠，增加壓力和心血管疾病的風險。

飛機噪音的主要來源是渦扇發動機和渦噴發動機。為了降低噪音，發動機的內部通道（如進氣道、噴管和風扇涵道）會鋪設填充蜂窩結構的吸聲面板。最常見的設計由高度相同的六邊形單元組成，類似蜂巢。這種結構生產成本低，在實驗室條件下表現良好，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諧的。在氣流環境下，它們的表現會變差：氣流會破壞其調諧狀態，降低降噪效率?！北藸柲穱⒀芯坷砉ご髮W空間增強復合材料實驗室初級研究員卡琳娜·阿洪賈諾娃（Karina Akhunzyanova）解釋道。

全新設計：用錐體替代相同蜂窩結構

研究人員提出了一種完全不同的幾何結構——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的聲音。

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

測試結果令人印象深刻：這種新型結構幾乎不受氣流影響，在真實環境下保持穩定的效率，與傳統單層蜂窩面板相比，降噪效果提升了20分貝。同時，面板重量減輕了1.5倍——在航空領域，每增加一公斤重量都至關重要，這一優勢尤為關鍵。

“我們的設計實際上不受氣流影響，在真實條件下能穩定工作。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成本?！北藸柲穱⒀芯坷砉ご髮W實驗室主任帕維爾·皮薩列夫（Pavel Pisarev）表示。

額外優勢：抗制造誤差能力強

另一大優勢是，這種新型面板對制造誤差的敏感度低得多。傳統蜂窩結構精確調諧于少數特定頻率，因此即使是制造誤差或變形導致的單元尺寸微小偏差，也會顯著降低其效率。

而基于錐體的結構設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性能。

未來應用

如果這項技術實現量產，將能顯著降低客艙內（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。

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

該研發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動機飛行試驗。

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