Летить і реве: як зробити літаки тихішими

Я стою у напів-безеховій камері Саутгемптонського університету, стіни якої сконструйовані так, щоб поглинати звук. Довкола – напівтемрява і моторошна тиша, тож я починаю почуватися як у фільмі "Зоряна брама".

Та якщо придивитись пильніше, помічаєш, що сріблясте півколо у задній частині кімнати – це не портал, що веде до інших планет, а мікрофонна установка. Обладнання, яке на неї націлене – не телепорт, а турбіна, яка випускає потік повітря під надзвичайно високим тиском.

Комп'ютери в сусідньому офісі створюють тривимірну модель звукових шумів, записаних всередині камери.

Цей об’єкт вартістю в півмільйона фунтів – частина лабораторного комплексу, збудованого університетським Інститутом звуку і вібрації (ISVR). Його співробітники шукають способу зробити літаки тихішими.

Безехову камеру було створено, коли компанія Rolls-Royce попросила науковців дослідити шум від одного із клапанів конкретного турбовентиляторного двигуна, пояснює професор Джеремі Естлі, директор ISVR.

Роль цього клапана – відводити розжарене повітря.

"Раніше у двигунах були й інші джерела шуму, тож цього навіть не помічали, – розповідає пан Естлі. – Боротьба з шумом така: усуваєш одне джерело – вилазять інші. Ми не знали, скільки шуму генерує конкретно цей клапан, тому змайстрували модель, щоб це перевірити".

Висновок – шуму від клапана таки "багато".

"Але ми з’ясували, що його легко звести до мінімуму – за допомогою перфорованих пластин".

Науковці зараз постійно використовують безехову камеру у дослідницьких і навчальних цілях. А двигун, про який ішла мова, завдяки їй став тихіший, і для професора Естлі – це позитивний приклад співпраці учених і бізнесу.

"Приємно усвідомлювати, що ти робиш корисну справу, – каже він. – Якби наша праця бу

ла не потрібна людям, нас ніхто б не фінансував".

Тиск з боку громадськості

Сучасні реактивні двигуни створюють шум інтенсивністю у 160 децибел. І хоча це на 30 децибел менше, ніж було на світанку комерційних польотів, це все ще надто багато. Для порівняння – на рок-концерті шум не перевищує 115 децибел. Особливо добре чути рев турбін під час зльоту й посадки – це вам підтвердить кожен, хто коли-небудь жив по сусідству з аеропортом.

У серпні минулого більш ніж 1800 громадян офіційно поскаржилися на шум від аеропорту Хітроу. Рік тому таких було тільки 400. Але авіаційні компанії прагнуть зробити літаки тихішими не лише через скарги – так вони намагаються зберегти за собою комерційно успішні слоти.

"У лондонських аеропортах більш шумні літаки отримують менше слотів, – розповідає професор Естлі. – Найшумнішим є Boeing 747 – найкраща машина, яка була у нас 35 років тому".

За словами професора, шум – "єдина суттєва екологічна перепона" для подальшої експансії авіаперевезень. Навіть викиди СО2 не становлять такої проблеми.

Глухий кут

Заковика у тому, що наявні технології шумоізоляції зайшли в глухий кут.

Від 1970-х років на комерційних літаках використовуються досить прості резонансні звукопоглиначі – маленькі легкі стільникові ґратки, які складаються із мільйонів крихітних порожнин.

"Якщо поставити більше поглиначів – двигуни стануть тихішими, – каже професор Естлі. – Але при цьому зростуть маса літака і опір повітря, а отже – витрати палива. Тож інженерам доводиться балансувати".

Розробники спробували застосувати інший підхід – збільшити двигуни, оскільки більші й повільніші вентилятори і турбіни генерують нижчий, приємніший звук. Але тоді залишається мало місця для звукопоглиначів, які для низьких частот повинні бути ще й товщими.

Існує й інша дилема.

"Великі двигуни просто не помістяться під літаком, – каже професор Естлі. – Ми дійшли до тієї точки, коли збільшувати двигуни без зміни конструкції літака не можна".

Назад у майбутнє

Можливо, вихід – у відродженні радикальної ідеї 30-літньої давності.

Двигуни з відкритим ротором, як можна зрозуміти із назви, виносяться назовні корпусу літака.

За іронією долі, у 1980-х від цієї ідеї відмовились, бо ці двигуни вважалися надто шумними. Але професор Естлі каже, що тодішні розробки просто були надто "примітивні".

Один зі способів знизити шум у двигунах закритого типу – це підвищити так званий ступінь двоконтурности, тобто зробити так, щоб двигун обтікало більше повітря, ніж проходить крізь нього.

А у відкритому двигуні ступінь двоконтурності, за словами професора, прямує до "нескінченності".

Ще одна перева

га цього двигуна – він споживає менше палива, ніж сучасні моделі: економія може складати до 30%. Однак для цього, знову ж таки, доведеться повністю змінити конструкцію літака.

"Ці двигуни змінили б і зовнішній вигляд, і звук літаків, – каже професор Естлі. – Не лише висота, а і якість шуму стала би іншою".

Але ці зміни навряд чи відбудуться швидко. "Ми вже пройшли 90% шляху. Можливо, цими двигунами буде обладнане наступне покоління однопрохідних літаків – років так через десять".

Шумоізоляційні вікна

Південнокорейські дослідники зараз працюють над, здавалося би, неймовірною ідеєю: вікном, яке пропускає повітря і радикально знижує рівень шуму.

Сан Хон Кіма з Національного морського університету в Мокпхо та Сон Хюн Лі з Корейського інституту техніки і матеріалів, розробили резонансну акрилову камеру, схожу на подвійне скло, яка послаблює звуки певних частот.

Цей ефект створюється завдяки невеликим отворам, просвердленим у акрилі.

Дослідники кажуть, що їхня конструкція настільки проста, що її може виготовити звичайний тесля. З її допомогою люди, які живуть біля моря, зможуть, наприклад, слухати хвилі, відгородившись від інших неприємних звуків.