【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。”彼爾姆國立研究理工大學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。”彼爾姆國立研究理工大學實驗室主任帕維爾·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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