Самолёты станут тише без единого лишнего грамма: новая панель гасит шум так, будто "пожирает" звук изнутри

Новые панели для самолётов сделали тише и легче — ПНИПУ

Создание тихих и лёгких двигателей остаётся одной из ключевых задач современной авиации, и новое российское решение предлагает заметный технологический скачок. Исследователи Пермского Политеха разработали однослойные разновысотные звукопоглощающие панели, которые оказались одновременно эффективнее и значительно легче существующих аналогов. Результаты лабораторных тестов уже показали повышение акустических характеристик и снижение массы конструкции — редкое сочетание для авиационных материалов. Об этом сообщает "Газета.Ru".

Новая концепция звукопоглощающих панелей

Классические авиационные панели, уменьшающие шум от двигателей, обычно состоят из нескольких слоёв сотовых заполнителей. Их конструкция сложная, чувствительная к точности сборки, и любая микродеформация приводит к ухудшению акустической эффективности. Поскольку каждая дополнительная операция увеличивает риск брака, конечные изделия нередко получаются тяжелее, чем требуется, а производство становится затратным и трудоёмким.

Разработчики из ПНИПУ предложили альтернативу: однослойную разновысотную панель, созданную с помощью цифровой модели и промышленной металлопечати. Основой технологии стала разновысотная трёхмерная матрица, представляющая собой рельеф с выступами различной высоты. Эти выступы формируют внутреннюю геометрию панелей с высокой точностью — вплоть до отдельных микрометров. Схожие подходы к созданию оптимизированных конструкций встречаются и в современных исследованиях, например в работах о том, как наночастицы усиливают преломление света, показывая возможности новых материалов в инженерных задачах.

Производственный процесс строится по принципу автоматического формирования структуры. На матрицу укладывают стандартный сотовый заполнитель, который под давлением принимает нужную форму: глубина ячеек зависит от высоты выступов, что позволяет регулировать объём пустот. После заполнения полостей акустическими материалами проводится термообработка, устраняющая дефекты и фиксирующая форму. Завершающий этап — удаление лишних элементов и выравнивание поверхности, что обеспечивает стабильную акустическую эффективность.

Технологическое решение избавляет от необходимости собирать многослойную конструкцию вручную, уменьшая количество операций, снижающих точность. Кроме того, однослойный формат открывает возможность более тонкой настройки структуры под конкретные задачи, обеспечивая широкий диапазон звукопоглощающих характеристик.

Результаты испытаний и оценка эффективности

В акустической трубе проведены лабораторные тесты, подтвердившие высокую эффективность новой конструкции. Измерения показали, что панели поглощают шум значительно лучше традиционных многослойных образцов. Особенно заметны преимущества в широком диапазоне частот, что важно для авиационных двигателей, генерирующих комплексный спектр акустических волн.

"Измерения показали повышение акустической эффективности минимум на 12 процентов", — сообщил заведующий исследовательской лабораторией ПНИПУ Павел Писарев, подчеркивая, что разработка оказалась стабильной даже при высоких нагрузках.

Переход к однослойной структуре позволил уменьшить массу панели в полтора раза. Для авиастроения это критически важно: уменьшение веса конструкции приводит к снижению расхода топлива и повышению общей эффективности двигателя. Нагрузка на крепёжные элементы также сокращается, что дополнительно увеличивает ресурс эксплуатации.

Одним из ключевых преимуществ стало сочетание высокой точности производства и экономической целесообразности. Промышленная металлопечать обеспечивает повторяемость результатов, а использование стандартных сотовых заполнителей делает процесс адаптируемым к серийному производству.

По словам одного из авторов разработки Карина Ахунзянова, применение 3D-матрицы впервые делает экономически оправданным производство конструкций с составной геометрией, которое ранее было слишком сложным и затратным.

Эти данные подтверждают, что новая технология может выйти за рамки лабораторного прототипа и найти применение в реальных промышленных процессах.

Применение технологии в авиации и других отраслях

Созданные панели ориентированы прежде всего на авиационную сферу, где контроль шума имеет юридические и эксплуатационные требования. Международные нормы постоянно ужесточаются, а авиапроизводители стремятся снижать вредное воздействие на окружающую среду. Разновысотные однослойные панели можно устанавливать как в конструкции двигателей, так и внутри салонов, улучшая акустический комфорт пассажиров.

Однако возможности технологии значительно шире. Автопром, железнодорожный транспорт, промышленная энергетика и строительная отрасль также нуждаются в материалах, которые позволяют подавлять вибрации и снижать шумовые нагрузки. Масштабируемость производства и гибкость геометрии делают разработку подходящей для оборудования самых разных размеров — от компактных шумоизоляционных секций до панелей для крупных промышленных объектов.

Для отраслей, где важны лёгкость, прочность и долговечность, использование однослойных конструкций открывает новые перспективы. Снижение массы может повышать энергоэффективность транспортных средств, улучшать динамику механизмов и уменьшать воздействие акустических волн на рабочие зоны. Параллельно подобные разработки находят отклик в исследованиях смежных материалов, например в анализе того, как различные структуры минералов формируются под воздействием природных процессов, что помогает лучше понимать поведение композитов и твёрдых сред при механических нагрузках.

Сравнение: классические многослойные панели и новые однослойные конструкции

Многослойные панели требуют точного сопряжения элементов, тогда как однослойная технология формирует структуру сразу в нужной геометрии.
Классические конструкции подвержены дефектам из-за множества операций сборки; новая технология минимизирует число таких этапов.
Многослойные панели тяжелее — в среднем почти вдвое; однослойные позволяют сократить массу в полтора раза.
Тонкая настройка звукопоглощающих характеристик многослойных конструкций ограничена формой заполнителей, а разновысотные панели дают большую вариативность геометрии.
Классические панели дороже в производстве из-за сложного цикла, тогда как новая матрица делает процесс экономически оправданным.