Інноваційні підходи до зменшення шуму обертових пропелерів за допомогою біомімікрійних матеріалів

Abstract

Потенціал «акустичної шкіри метелика» як нового методу зменшення аероакустичного шуму для тихого пропелера було оцінено. Ця тема особливо актуальна через збільшення кількості пропелерів для цивільних та військових цілей з множинними експлуатаційними проблемами. Увага була спрямована на цю проблему спостереженням за пористими лусками лускокрилих та їх властивостями зменшення шуму: покриття метеликів дозволяє цим комахам відбивати напади кажанів вночі. Ці вирости дуже малі (розмір: 30 - 200 мкм) і мають різну пористу структуру. Хоча багато структур пористих лусок лускокрилих обговорювалися, тут обговорюються лише пористі луски метеликів Papilio nireus і Delias nigrina. Два дизайни «акустичної шкіри метелика» імітують порожні луски на крилах метелика Papilio nireus (порожнина) та метелика Delieas nigrina (пориста область). Результати ілюструють вплив структури типу «акустичної шкіри метелика» на акустичні характеристики пропелера. Для числа Рейнольдса 200,000 зменшення шуму пропелера, що обертається, типу «акустична шкіра метелика» з пористою областю складає 4 дБ, коли пропелер типу «акустична шкіра метелика» з порожниною складає 2 дБ. Зміна акустичних ефектів на пропелері, що обертається, з «акустичною шкірою метелика» була зумовлена як акустичним поглинанням, так і розсіянням турбулентної енергії, зменшенням впливу на генерований шум та зменшенням різниці тиску. В результаті якісних досліджень було визначено, що «акустична шкіра метелика» впливає на акустичні характеристики пропелера. Інші дослідження «шкіри метелика» показали, що шкіра збільшує підйомну силу і зменшує вібрацію крила. Експериментальне дослідження впливу акустичної шкіри метелика на вібрацію та аеродинамічні характеристики пропелера не входило в рамки цього експерименту.