導(dǎo)讀：據(jù)www1網(wǎng)站3月16日?qǐng)?bào)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(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)其降噪效率比標(biāo)準(zhǔn)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(duì)此進(jìn)行了報(bào)道。

為何飛機(jī)噪音仍是難題

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

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

飛機(jī)噪音的主要來源是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。為了降低噪音，發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部通道（如進(jìn)氣道、噴管和風(fēng)扇涵道）會(huì)鋪設(shè)填充蜂窩結(jié)構(gòu)的吸聲面板。最常見的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)室條件下表現(xiàn)良好，但在實(shí)際飛行中效果會(huì)顯著下降。

“通常來說，這些高度相同的蜂窩單元是針對(duì)特定頻率調(diào)諧的。在氣流環(huán)境下，它們的表現(xiàn)會(huì)變差：氣流會(huì)破壞其調(diào)諧狀態(tài)，降低降噪效率?！北藸柲穱⒀芯坷砉ご髮W(xué)空間增強(qiáng)復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)室初級(jí)研究員卡琳娜·阿洪賈諾娃（Karina Akhunzyanova）解釋道。

全新設(shè)計(jì)：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(gè)單元都針對(duì)自身的共振頻率進(jìn)行調(diào)諧，不同體積和形狀的組合使面板能夠同時(shí)吸收寬頻率范圍內(nèi)的聲音。

樣品通過3D打印機(jī)制造，并在模擬飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部真實(shí)環(huán)境的專用聲學(xué)裝置上進(jìn)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(yùn)行的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)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(shí)，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(jì)實(shí)際上不受氣流影響，在真實(shí)條件下能穩(wěn)定工作。這種新型面板可使飛機(jī)變得更安靜，且不會(huì)增加飛機(jī)重量或生產(chǎn)成本?！北藸柲穱⒀芯坷砉ご髮W(xué)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)

另一大優(yōu)勢是，這種新型面板對(duì)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(huì)顯著降低其效率。

而基于錐體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，將能顯著降低客艙內(nèi)（針對(duì)乘客和機(jī)組人員）和飛機(jī)外部的噪音，使機(jī)場附近的居民受益。

這對(duì)于現(xiàn)代高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)而言尤為重要，此類發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)驗(yàn)室測試，下一階段將進(jìn)行臺(tái)架測試和真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)飛行試驗(yàn)。

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