Злобина Е.А., Киселев А.П. «Дифракция волны шепчущей галереи при скачкообразном распрямлении границы» с. 119-128

Изучается дифракция высокочастотной волны шепчущей галереи с небольшим номером, набегающей вдоль вогнутой границы, кривизна которой испытывает скачок при переходе в плоскую границу. Рассмотрены случаи жесткой (условие Неймана) и мягкой (условие Дирихле) границы. В рамках метода параболического уравнения получена корректная задача рассеяния, которая решена явно и детально исследована асимптотически. Найдены аналитические выражения для всех волновых полей, возникающих в окрестности особой точки границы. В частности, описана расходящаяся из этой точки краевая волна. Для жесткой границы ее амплитуда пропорциональна величине скачка кривизны, а для мягкой нет. Ключевые слова: высокочастотная асимптотика, дифракция на негладкой границе, уравнение Гельмгольца, метод параболического уравнения DOI: 10.31857/S0320791923600038, EDN: ITWTAS

Макаров О.И., Шанин А.В., Корольков А.И. «Интеграл Зоммерфельда в задачах моделирования дифракции акустических волн с помощью треугольной сетки» с. 129-145

Получены аналитические решения двух задач для дискретного аналога уравнения Гельмгольца на треугольной сетке: 1) задача излучения точечного источника на плоскости; 2) задача дифракции на полупрямой с граничными условиями Дирихле. Показано, что в данных задачах полное поле может быть представлено как интеграл от алгебраической функции по семейству контуров, расположенных на некотором комплексном многообразии. Решение первой задачи найдено в виде интеграла от некоторой дифференциальной формы по этому многообразию, получена асимптотика дальнего поля для этого решения. Вторая задача решена с помощью аналога интеграла Зоммерфельда. Проверено, что полученное решение совпадает с решением данной задачи методом Винера–Хопфа. Ключевые слова: дискретное уравнение Гельмгольца, дифракция на полупрямой, дискретная функция Грина, интеграл Зоммерфельда DOI: 10.31857/S0320791923600105, EDN: IULQGZ

Бычков О.П., Фараносов Г.А. «Валидация двухточечной модели шума взаимодействия струи и крыла для реалистичной конфигурации» с. 146-154

Для случая реалистичной маломасштабной конфигурации “двухконтурное сопло–механизированное крыло” проводится проверка разработанного ранее упрощенного полуэмпирического метода расчета низкочастотного шума взаимодействия струи и крыла самолета. В качестве входных данных для расчета шума используются результаты измерений амплитуды и конвективной скорости возмущений ближнего поля турбулентной струи вблизи задней кромки выпущенного закрылка, выполненных парой датчиков давления, установленных заподлицо с нижней поверхностью модели крыла. Показано, что результаты расчетной оценки спектральных характеристик и направленности шума взаимодействия хорошо согласуются с прямыми измерениями шума в дальнем поле как в статических условиях, так и при наличии спутного потока, имитирующего эффект полета. Ключевые слова: шум взаимодействия струи и крыла, волны неустойчивости, дифракция DOI: 10.31857/S032079192260055X, EDN: ITKVCH

Вишняков А.Н., Макашов С.Ю. «Метод оптимальной аналитической аппроксимации временных выборок в применении к анализу нестационарных периодических сигналов» с. 155-164

Разработан алгоритм определения частоты и амплитуды гармонических составляющих слабо нестационарного акустического сигнала, содержащего также случайный шум и дрейф постоянной составляющей. Алгоритм проверен на сигнале, моделирующем пролет летательного аппарата над точкой измерений. Для модельного источника, имитирующего винт БПЛА, на уникальной научной установке “Заглушенная камера с потоком АК-2” ФАУ ЦАГИ продемонстрирована возможность определения амплитуд гармоник винта при изменяющихся оборотах и в условиях шумовой помехи. Ключевые слова: нестационарный сигнал, дискретные составляющие, амплитуда, частота DOI: 10.31857/S0320791922600433, EDN: ISXSIE

Зайцев М.Ю., Копьев В.Ф., Величко С.А., Беляев И.В. «Локализация и ранжирование источников шума самолета в летных испытаниях и сравнение с акустическими измерениями крупномасштабной модели крыла» с. 165-176

Проведены измерения шума современного регионального самолета с помощью метода бимформинга при летных испытаниях в конфигурации захода на посадку с выпущенными шасси и отклоненными элементами механизации крыла (предкрылками и закрылками). Проведена локализация и выполнено ранжирование источников шума самолета при натурных числах Рейнольдса. Сравнение результатов летных испытаний с результатами акустических измерений шума обтекания для крупномасштабной модели крыла, полученных ранее в DNW-NWB, показало хорошее соответствие результатов измерений шума крупномасштабной модели, отмасштабированных на натурный размер, с результатами для шума обтекания крыла самолета в летных испытаниях. Ключевые слова: шум крыла, шум обтекания, бимформинг, локализация, масштабирование DOI: 10.31857/S0320791922600561, EDN: ITUPXJ

Копьев В.Ф., Бычков О.П., Копьев В.А., Фараносов Г.А., Моралев И.А., Казанский П.Н. «Активное управление шумом взаимодействия струи и крыла с помощью плазменных актуаторов в узкой полосе частот» с. 177-190

Для струи, расположенной вблизи крыла, рассеяние на его задней кромке волн неустойчивости, развивающихся в слое смешения струи, приводит к генерации значительного шума. В работе экспериментально исследована возможность снижения данного шума за счет активного подавления естественных волн неустойчивости. Активная система управления состоит из микрофонов ближнего поля, с которых снимается сигнал обратной связи, модуля фильтровой обработки сигнала и плазменного актуатора на основе высокочастотного диэлектрического барьерного разряда. Показано, что снижение возмущений давления в ближнем поле турбулентной струи, связанных с осесимметричными волнами неустойчивости, в узкой полосе частот приводит к соответствующему снижению шума в дальнем поле. Ключевые слова: турбулентная струя, шум взаимодействия струи и крыла, волны неустойчивости, активное управление DOI: 10.31857/S0320791922600524, EDN: ITIMBG

Копьев В. Ф., Ершов В. В., Храмцов И.В., Кустов О.Ю. «Повышение точности локализации дипольных источников звука с помощью плоских микрофонных антенн» с. 191-206

Разработан метод проведения настройки микрофонной решетки на оптимальное качество визуализации акустических диполей. Проведена генерация акустических диполей в экспериментальных условиях в заглушенной камере с помощью обтекания дозвуковым воздушным потоком тонкого металлического стержня и тонкой прямоугольной пластины. Для подтверждения работоспособности созданного подхода проведен сравнительный анализ карт визуализации, полученных с использованием разработанного подхода, с результатами, полученными с использованием решетки подобного класса, настроенной традиционным монопольным способом. Разработанный подход, адаптирующий решетку к дипольной модели излучения и основанный на модификации передаточных функций, учитывающих влияние направленности падения звуковых волн, демонстрирует повышение динамического диапазона решетки при использованном оптимальном размещении микрофонов. Ключевые слова: микрофонная антенна, плоский бимформинг, акустический диполь, локализация источников шума DOI: 10.31857/S0320791923600063, EDN: IUGYUM

Кузнецов С.В., Голубев А.Ю. «Влияние высоты выступа на пристеночные пульсации давления вблизи его боковой кромки в турбулентном пограничном слое» с. 207-215

Пристеночные пульсации давления в турбулентном течении являются источником шума и вибраций обтекаемых потоком упругих конструкций. В работе представлены результаты экспериментального исследования влияния высоты выступа на пространственно-временную структуру пристеночных пульсаций давления в окрестности его боковой кромки в турбулентном пограничном слое. Измерения проводились в дозвуковой малошумной аэродинамической трубе Московского комплекса ЦАГИ. Высота выступа варьировалась от 3 до 17% толщины набегающего пограничного слоя. Показано, что область наиболее интенсивных пульсаций давления локализована вблизи переднего бокового угла выступа. Установлено характерное число Струхаля, определяющее спектры пульсаций давления за передней кромкой выступа. Показано существенное влияние высоты выступа на пространственно-временную структуру поля давления в окрестности боковой кромки. Полученные результаты свидетельствуют о наличии значительной корреляции с полем пульсаций давления набегающего турбулентного пограничного слоя в случае уступов малой высоты. Ключевые слова: аэроакустические нагрузки, отрывное течение, турбулентный пограничный слой DOI: 10.31857/S0320791922060089, EDN: SRKFJE

Остриков Н.Н., Яковец М.А., Ипатов И.С., Панкратов И.В. «Валидация метода определения модального состава тонального звукового поля в цилиндрическом канале на основе синхронных измерений в канале и дальнем поле при отсутствии потока» с. 216-229

Разработан метод определения модального состава коррелированных звуковых мод, распространяющихся в цилиндрическом канале, особенностью которого является учет эффекта отражения звука от открытого конца канала с помощью численного или аналитического расчета коэффициентов отражения. В заглушенной камере AК-2 проведена валидация данного метода, в которой звуковое поле создавалось в канале маломасштабной модели воздухозаборника с помощью 12 динамиков на фиксированных частотах, определение модального состава осуществлялось с помощью 48 микрофонов, установленных заподлицо стенок канала, и проводились синхронные измерения направленности излучения звука из открытого конца канала в дальнем поле. При этом на основе найденных амплитуд звуковых мод в канале проводился расчет характеристик излучения в дальнем поле с использованием аналитического решения по излучению звука из полубесконечного цилиндрического канала, результаты которого сравнивались с результатами измерений. Показано, что амплитуды звуковых мод, найденные согласно разработанному методу, позволяют с высокой точностью восстановить характеристики дальнего звукового поля в тех случаях, когда число сгенерированных распространяющихся мод в канале не превышает количества установленных микрофонов в цилиндрической решетке. Ключевые слова: модальный анализ звукового поля в каналах, когерентные звуковые моды, цилиндрический канал, коэффициенты отражения звуковых мод от открытого конца канала, излучение звука из открытого конца канала DOI: 10.31857/S0320791923600099, EDN: IULPLA

Пальчиковский В.В., Кузнецов А.А., Павлоградский В.В. «Оценка влияния переменности импеданса звукопоглощающей облицовки на шум вентилятора авиационного двигателя в расчете распространения звуковых мод в дальнее поле» с. 230-241

Исследовано влияние переменности импеданса звукопоглощающей конструкции (ЗПК) воздухозаборника на шум вентилятора авиационного двигателя в дальнем поле. Расчеты проводились в осесимметричной постановке для одиночных мод на основе решения методом конечных элементов уравнения Блохинцева для акустического потенциала. Импеданс ЗПК определялся по хорошо развитой полуэмпирической модели, учитывающей влияние высокого уровня звукового давления (УЗД) и скользящего потока. Разработана процедура расчета распространения одиночных звуковых мод через воздухозаборник авиационного двигателя, облицованный ЗПК с переменным импедансом, зависящим от скорости потока и УЗД в локальной точке ЗПК. Выполнена валидация расчетной процедуры. Проведены расчеты распространения одиночных мод в переднюю полусферу для воздухозаборника, на стенке которого задавались условия жесткой стенки, постоянного импеданса (импеданс не меняется по длине ЗПК) и переменного импеданса (импеданс изменяется по длине ЗПК в зависимости от изменений скорости скользящего потока и УЗД). По результатам расчетов установлено, что постоянный и переменный импеданс дают отличные друг от друга значения УЗД в дальнем поле, при этом учет переменности импеданса меняет не только значения УЗД в дальнем поле, но и направленность максимального излучения моды. Ключевые слова: авиационный двигатель, звукопоглощающая облицовка, переменный импеданс, акустические моды, численное моделирование, метод конечных элементов DOI: 10.31857/S0320791923600087, EDN: IUJLXT

Беляев И.В., Макашов С.Ю., Зайцев М.Ю., Юдин В.Г., Потапов А.В. «Наземные стендовые испытания плоского сопла с шумоглушением» с. 242-248

Важность шума струи для перспективного сверхзвукового гражданского самолета (СГС) на режимах взлета и набора высоты диктует необходимость разработки методов снижения шума струи и их последующей валидации в крупномасштабных и натурных испытаниях. В данной работе приводятся результаты первых в российской практике наземных акустических испытаний плоского сопла с системой шумоглушения, которое устанавливается на двигатель дозвукового самолета – демонстратора технологии. Было рассмотрено плоское косое сопло с эжектором и экранами – элементами планера СГС. Проведено сравнение результатов испытаний для трех вариантов геометрии сопла: круглого сопла, соответствующего измерениям для исходного двигателя без модификаций, плоского сопла без экранов и плоского сопла с экранами. Было получено, что при использовании плоского сопла без экранов имеется два противоположных эффекта: усиление шума по сравнению с круглым соплом для углов наблюдения, близких к оси струи, и ослабление шума при углах наблюдения, близких к плоскости вращения вентилятора. Установка экранов приводит к усилению шума на величину до 5 дБ в области низких частот менее 150 Гц и снижению шума на величину 2 дБ для частот 250 Гц и выше. Оценка шума на местности в метрике EPNL показала, что применение данного плоского сопла с системой шумоглушения приводит к эффекту снижения шума на местности по сравнению с исходным круглым соплом. Ключевые слова: аэроакустика, шум струи, плоское сопло, шум на местности, снижение шума DOI: 10.31857/S0320791923600075, EDN: IUHWXY

Зверев А.Я. «Сравнительный анализ акустических характеристик композитной и металлической панелей при звуковом и псевдозвуковом возбуждении» с. 249-260

Представлены результаты экспериментальных исследований по определению акустических и виброакустических характеристик панели из полимерного композиционного материала в сравнении с характеристиками подкрепленной металлической панели сопоставимой массы и относительной жесткости. Сравнительный анализ характеристик проведен для панелей без облицовки и облицованных вибропоглощающим материалом в случае их возбуждения звуковыми и псевдозвуковыми полями пульсаций давления. Ключевые слова: звукоизоляция, отражение, диссипация, композитная панель DOI: 10.31857/S0320791923600051, EDN: IUDXDA

Дубинский С.В., Севастьянов Ф.С., Костенко В.М., Денисов С.Л. «Исследование влияния ударных повреждений на усталостные характеристики композитного соединения “обшивка–стрингер” в условиях виброакустического нагружения» с. 261-269

Представлены результаты исследования усталостных характеристик выполненных из полимерного композиционного материала соединений типа “обшивка–стрингер” (Т-образцов), подвергающихся случайному виброакустическому нагружению с широким спектром. На основе анализа экспериментальных данных определены механизмы возникновения и развития повреждений, а также критерий и мода разрушения для образцов с дефектами от ударного воздействия и для образцов без дефектов. Продемонстрировано влияние ударных повреждений на усталостные характеристики исследуемых образцов при различной энергии удара и уровнях виброакустического нагружения. Выявлены основные закономерности влияния дефектов на усталостные характеристики, которые могут использоваться в дальнейшем при создании расчетных моделей развития повреждений в конструкциях из полимерного композиционного материала при виброакустическом нагружении. Ключевые слова: виброакустическое воздействие, динамический отклик, кривая усталости, ударное повреждение, полимерный композиционный материал (ПКМ) DOI: 10.31857/S0320791922600512, EDN: ITFWCI

Канев Н.Г. «Тангенциальный импеданс» с. 270-274

Решена задача об отражении плоской звуковой волны от жесткой поверхности, покрытой дипольными резонаторами. Показано, что такая поверхность реагирует на наклонно падающие волны, при этом найденная угловая зависимость коэффициента отражения не может быть получена для поверхностей, свойства которых описываются обычным импедансом. В связи с этим предложено понятие тангенциального импеданса – отношения касательного акустического воздействия на поверхность к ее нормальной скорости. Показано, что тангенциальный импеданс может быть как изотропным, так и анизотропным, т.е. величина последнего зависит от направления падающей волны. Соответствующие поверхности предложено называть неполяризованными и поляризованными. В некоторых случаях тангенциальный импеданс может быть полезен для макроскопического описания метаповерхностей со сложной структурой. Ключевые слова: метаповерхность, дипольный резонатор, коэффициент отражения, поляризация, граничные условия DOI: 10.31857/S0320791922600445, EDN: ITDVVH

Min Qi «Stepped Standing-Wave Tube with Tapered Cross-Section» pp. 159-164

The acoustic dissonant properties of a stepped standing-wave tube with tapered cross-section (STTS) are studied. With the STTS, large-amplitude standing-wave fields are established by using an improved sound resource of loudspeaker under the excitations at the resonant frequencies of the 1st-order peak and trough. A large-amplitude standing-wave field of 185.9 dB is obtained at the resonant frequency of the 1st-order peak. Harmonic development are compared experimentally for the large-amplitude standing-wave fields obtained under the excitations at the resonant frequencies of the 1st- to 5th-order peak and trough. Meanwhile, waveform distortion of the fundamental waves are also compared experimentally. Under the same source-driving voltage, the SPLs of the fundamental wave excited at the resonant frequency of the 1st-order peak are much higher than the corresponding those excited at the resonant frequency of the 1st-order trough while for the waveform distortions, the opposite is true. The STTS provides a good approach to creating extremely nonlinear pure standing-wave field under the excitation at the resonant frequency of the 1st-order peak by using loudspeaker. https://doi.org/10.1134/S1063771022100098