Надирадзе А.Б., Обухов В.А., Покрышкин А.И., Попов Г.А., Свотина В.В. «Моделирование силового и эрозионного воздействия ионного пучка на крупный объект космического мусора техногенной природы» Известия Российской академии наук. Энергетика, № 2, с. 146-157 (2016)

Метод увода крупногабаритных объектов космического мусора (ОКМ) воздействием на него ионным пучком может быть чрезвычайно эффективным, особенно применительно к удалению ОКМ из области геостационарной орбиты (ГСО). Однако данный метод сопряжен с рядом серьезных проблем, обусловленных эффектами взаимодействия ионного пучка с поверхностью ОКМ. Проведено моделирование силового и эрозионного воздействия на ОКМ слабо расходящимся ионным пучком ксенона с током 0,5 А и энергией 4 кэВ. В качестве ОКМ техногенной природы принят модельный объект с геометрией, характерной для геостационарных КА связи массой 2–3 тонны. Рассчитано, что в зависимости от ориентации ОКМ, трансверсальная компонента силы, действующей на ОКМ, может составлять от 70% и более от тяги ионного пучка. Моменты, обусловленные воздействием ионного пучка на ОКМ, на три порядка величины выше, чем возмущающие моменты от действия “естественных” факторов: гравитационной силы, солнечного давления, геомагнитной силы. При расстоянии между сервисным космическим аппаратом (СКА) и ОКМ, равным 40 м, толщина распыленного материала, осаждаемого на элементы конструкции СКА, может достигать несколько десятков микрон за время транспортировки ОКМ 10 суток.

Надирадзе А.Б., Обухов В.А., Рахматуллин Р.Р., Свотина В.В. «Эффекты эрозионного и загрязняющего воздействия при уводе объектов космического мусора ионным пучком» Известия Российской академии наук. Энергетика, № 3, с. 131-139 (2018)

Рассмотрены эффекты эрозионного и загрязняющего воздействия при уводе крупногабаритных объектов космического мусора (ОКМ) воздействием на них ионным пучком. Представлены результаты расчетов глубины эрозии материалов ОКМ и уровня загрязнения сервисного космического аппарата (СКА) при использовании ионного пучка ксенона клиновидной формы с током ионов 0.5 А, энергией ионов 4 кэВ и полууглами расходимости в двух взаимно перпендикулярных направлениях 3 и 0.3°. В качестве ОКМ техногенной природы рассмотрен модельный объект с геометрией, характерной для геостационарных КА связи массой 1.5–2 т. Получено, что глубина эрозии поверхности ОКМ находится в диапазоне 10–200 мкм, и существует реальная опасность разрушения материалов ОКМ и образования вторичных частиц космического мусора. Уровень загрязнения СКА за все время его работы (10–20 циклов увода) достигает 1.2·10^–4 г/см², что становится проблемой при реализации способа увода ОКМ ионным пучком.

Надирадзе А.Б., Рахматуллин Р.Р., Обухов В.А., Свотина В.В. «Механическое воздействие ионного пучка на крупный объект космического мусора техногенной природы» Известия Российской академии наук. Энергетика, № 3, с. 110-121 (2019)

Метод увода крупногабаритных объектов космического мусора (ОКМ) воздействием на него ионным пучком (IonShepherd) может быть чрезвычайно эффективным, особенно применительно к удалению ОКМ из области геостационарной орбиты (ГСО). Однако данный метод сопряжен с рядом серьезных проблем, обусловленных эффектами взаимодействия ионного пучка с поверхностью ОКМ. В данной работе проведено моделирование механического воздействия на ОКМ слабо расходящегося ионного пучка ксенона с током 0.5 А и энергией 4 кэВ. В качестве ОКМ техногенной природы рассмотрен разгонный блок “Бриз-М”. Исследовано влияние точности прицеливания ионного пучка и коэффициентов аккомодации материалов внешней поверхности ОКМ на величины возмущающих усилий и моментов, действующих на ОКМ. Показано, что даже небольшие отличия коэффициентов аккомодации реального материала от идеального, при котором взаимодействие происходит в режиме полного поглощения импульса, приводят к возникновению боковой силы, способной за время увода сместить ОКМ на сотни километров от его начального положения. Погрешность в прицеливании ионного пучка приводит к возникновению значительных крутящих моментов, способных привести к вращению ОКМ с угловой скоростью до 1–2 оборотов в секунду.

Калита А.О., Ожиганова М.И. «Разработка системы блокирования акустических каналов утечки информации с адаптивным управлением» Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки, № 1, с. 131-136 (2019)

Описывается разработка системы блокировки акустических каналов утечки информации, имеющей адаптивный элемент управления. Ключевые слова: технические каналы утечки информации, речевая информация, адаптивная система.

Буторина М.В., Куклин Д.А., Матвеев П.В., Олейников А.Ю. «Оценка шума железнодорожного транспорта и разработка шумозащитных мероприятий» Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения (РГУПС), № 2, с. 57-65 (2019)

Железнодорожный транспорт является одним из основных источников шума в городах, под влиянием которого в России находится до 10% жилой застройки. В данной статье проанализированы факторы, влияющие на шумовую характеристику железнодорожных линий, и проведена оценка уровней шума потоков железнодорожного транспорта. Расчеты позволили оценить уровни шума железнодорожных линий различных категорий, которые составляют от 60 до 80 дБА в зависимости от загруженности и допустимой скорости магистрали. Анализ результатов расчета показывает, что под влиянием шума железнодорожных линий находится жилая застройка на расстоянии от 70 до 950 м. Предложенная классификация железнодорожных линий по уровням шума является основанием для разработки карт шума, она также позволила определить наиболее эффективные шумозащитные мероприятия, позволяющие обеспечить допустимые уровни шума на прилегающей территории. Наиболее эффективными мерами по снижению шума поездов представляется комплекс мероприятий, направленных на снижение шума в источнике и на пути распространения, т.е. шумозащитные экраны и их комбинация с мероприятиями по совершенствованию подвижного состава и улучшению акустических свойств пути.

Шкелев Е.И., Кузьмин В.Г., Орлов И.Я., Лупов С.Ю., Алексеев С.В. «Система сбора и обработки данных о функциях и состоянии человека» Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, № 1, с. 47-54 (2004)

Рассмотрены измерительная аппаратура, устройства обработки/управления и программы, предназначенные для функциональной диагностики состояния человека. Диагностические сигналы поступают по двум направлениям: в микропроцессорную (МП) систему ввода-вывода-обработки (ВВО) в составе управляющей ЭВМ и в крейтовую систему, обладающую теми же функциями, что и первая, и связанную с ЭВМ по сетевому интерфейсу. Обработка сигналов ведется в два этапа: на первом – с помощью цифровых процессоров сигналов (ЦПС) в составе МП-систем ВВО, на заключительном – с использованием ресурсов управляющей ЭВМ. Перенос вычислительной нагрузки на ЦПС позволил выполнять процедуры обработки и анализа поступающих данных в масштабе реального времени. Представлены результаты тестовых испытаний с использованием электрокардиографических и акустических измерений в области сердца. Испытания проводились на факультете физической культуры и спорта Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.

Микрин Е.Л., Михайлов М.В., Орловский И.В., Рожков С.П., Краснопольский И.А. «Спутниковая навигация окололунных космических аппаратов и объектов на поверхности Луны» Гироскопия и навигация, 27, № 1, с. 22-31 (2019)

Предложена концепция построения глобальной навигационной спутниковой системы Луны (ГНССЛ) с опорой на существующую навигационную инфраструктуру глобальной навигационной системы ГЛОНАСС. В основе предложенного решения – создание орбитальной группировки (ОГ) навигационных спутников (НС) вокруг Земли, обслуживающих как окололунные космические аппараты, так и объекты на лунной поверхности. Исследованы два варианта развертывания ОГ. Проведено моделирование решения навигационной задачи в окрестностях Луны по сигналам предложенной ГНССЛ. Получена оценка точности навигационного решения для всех классов потребителей

Беспалов М.С., Оселедец Е.Ю. «Особенности нормирования шума в районе расположения аэропортов.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 303-304 (2019)

Александров В.Г., Осипов А.А. «Расчетное исследование возможностей реактивного воздействия на распространение звука в аэродинамических каналах» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 123-124 (2019)

Разработаны математическая модель и расчётный комплекс, предназначенные для проведения вычислительного эксперимента и расчетного исследования в задачах аэроакустики для трехмерных нестационарных течений газа со сложной топологией расчётной области и нестандартными граничными условиями. Численная схема, применяемая в составе расчетного комплекса, реализована на неструктурированной сетке, включающей в себя расчетные ячейки тетраэдральной, пирамидальной, призматической и гексаэдральной конфигурации. Продемонстрированы высокие технологические возможности созданного расчетного комплекса, позволяющие моделировать трехмерные акустические ноля в составных каналах с источниками акустического сигнала сложной модальной структуры, с присоединенными резонансными полостями различной конфигурации и активными элементами, осуществляющими контролируемое глушение распространяющегося в канале звукового сигнала. Проведено расчетное исследование физических механизмов и особенностей воздействия присоединенных резонансных полостей различной конфигурации на распространяющийся в канале модальный звуковой сигнал с целью контролируемого снижения его интенсивности. Резонансные свойства полости варьируются за счет изменения ее глубины и установки в ней перегородок по нормали к оси канала, что обеспечивает контроль за условиями отсечки той или иной моды собственных колебаний газа. Установлена важная роль четвертьволнового резонанса, обеспечивающего условия для радикального (до 100%) отражения и мультимодального рассеяния звукового сигнала в канале в том случае, если ширина проемов между перегородками исключает возбуждение всех мод выше поршневой моды. Проведен анализ физического содержания и возможностей реализации концепции “антизвук” применительно к проблеме активного контроля распространения модального звука в газовых трактах. Продемонстрирована эффективность одной из возможных схем применения “антизвука” для глушения модального акустического сигнала в канале. Выполненные расчеты показывают, что может быть достигнуто практически полное глушение исходного сигнала за счет его частичного отражения и мультимодального рассеяния. Реализация трехмерного “антизвука”, вообще говоря, требует специального выбора взаимной ориентации волновых векторов звукового сигнала, подлежащего глушению, и “антизвука”.Разработана вычислительная модель, имитирующая работу активного устройства в виде акустических излучателей, установленных на стенках канала и осуществляющих блокирующее воздействие на распространяющийся в канале звуковой сигнал. Продемонстрированы возможности системы активного контроля данного типа применительно к двумерному и трехмерному звуковому сигналу (глушение до 100%). Особенность данного метода активного контроля состоит в том, что основная часть энергии сигнала при его глушении не рассеивается, а отводится самим активным устройством. Установлено, что трехмерный звуковой сигнал труднее поддается активному контролю, хотя и в этом случае эффект глушения в рассмотренных примерах оказывается значительным (до 85%). В результате проведенного исследования установлена зависимость эффективности данной активной системы от протяженности зоны активного воздействия и размеров дискретных активных элементов, из которых формируется это воздействие. Результаты проведенных вычислительных экспериментов демонстрируют принципиальные возможности и перспективность применения присоединенных резонансных полостей и активного контроля для снижения интенсивности распространяющегося в канале модального звукового сигнала. Для оценки реальной эффективности применения активного контроля для глушения модального шума в проточных каналах авиационного двигателя требуется серьезное усложнение постановки вычислительного эксперимента в отношении учета влияния потока газа, реальной конфигурации каналов и существенно более сложной пространственно-временной структуры акустических полей.

Козицин И.В., Чхартишвили А.Г., Марченко А.М., Норкин Д.О., Осипов С.Д., Утешев И.А., Гойко В.Л., Палкин Р.В., Мягков М.Г. «Моделирование политических взглядов российских пользователей социальной сети ВКонтакте» Математическое моделирование, 31, № 8, с. 3-20 (2019)

Предложены две модели машинного обучения для автоматического определения политических взглядов российских пользователей ВКонтакте, в основе которых лежит микроподход к анализу данных ВКонтакте. Результаты приложены к различным научным и прикладным сферам. Одна из них – мониторинг общественного мнения: в результате апробации на выборке, состоящей из 22 миллионов цифровых отпечатков аккаунтов совершеннолетних пользователей, были построены две оценки распределения симпатий соответствующих пользователей в преддверии выборов Президента РФ 2018 года. При использовании этих оценок для построения ретроспективного прогноза результатов выборов средние абсолютные ошибки составили 12 и 19.4% соответственно, причем в первом случае были верно расставлены три первых места. Кроме того, представлен подход к калибровке параметров математических моделей динамики мнений, а именно, величин, отвечающих за сами мнения пользователей. В основе данного подхода лежат оценки, генерируемые построенными алгоритмами.

Адян С.И., Андреев Н.Н., Беклемишев Л.Д., Гончаров С.С., Ершов Ю.Л., Матиясевич Ю.В., Осипов Ю.С., Пентус М.Р., Плунгян В.А., Рахилина Е.В., Садовничий В.А., Семёнов А.Л., Татевосов С.Г., Тихомиров В.М., Шень А.Х. «Владимир Андреевич Успенский (27.11.1930–27.06.2018)» Успехи математических наук, 74, № 4, с. 165-180 (2019)

Остапенко В.В., Хандеева Н.А. «О точности разностных схем при расчёте взаимодействия ударных волн» Доклады академии наук, 485, № 6, с. 691-696 (2019)

Изучается точность, с которой разностные схемы сквозного счёта рассчитывают течения, в которых происходит взаимодействие ударных волн. Показано, что в областях между расходящимися ударными волнами после их соударения точность вычисления инвариантов в комбинированных схемах на несколько порядков выше, чем в WENO-схеме пятого порядка по пространству и третьего порядка по времени.

Яковец М.А., Денисов С.Л., Остриков Н.Н. «Исследование звуковой структуры звукового ноля в наружном канале авиадвигателя при наличии пилона» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 121-122 (2019)

Настоящая работа посвящена теоретическому исследованию особенностей распространения звука в облицованном подковообразном канале моделирующем наружный канал авиадвигателя. В результате исследования определены случаи, в которых допускается разделение переменных, то есть возможно непосредственное аналитическое решение для собственных мод, получен вид волноводных мод. Найдены характеристические уравнения данного канала, которым удовлетворяют собственные значения, являющиеся азимутальными и радиальными волновыми числами. Проведено исследование осевых волновых чисел, характеризующих эффективность облицовки ЗПК, при разных значениях импеданса при наличии и отсутствии ЗПК на пилоне. В итоге показано существенное влияние импеданса ЗПК на пилоне на значение мнимой части осевых волновых чисел для мод различного порядка. Данное обстоятельство говорит о том, что оптимизация ЗПК на пилоне авиадвигателя может привести к повышению эффективности системы шумоглушения и необходимо уточнять имеющиеся методики.

Копьев В.Ф., Остриков Н.Н. «Разработка эффективных ЗПК для перспективных авиадвигателей требует как новых подходов, так и уточнения ряда математических моделей» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 107-109 (2019)

Звукопоглощающие конструкции (ЗПК), устанавливаемые в тракты ТРДД, являются важнейшим средством снижения шума вентиляторной ступени авиадвигателей. В последние годы существенно возросло число исследований, посвященным углубленному анализу математических моделей, используемых при разработке ЗПК. Общей причиной повышения актуальности проблематики стало дальнейшее ужесточение норм ИКАО по шуму на местности, которое требует повышения эффективности работы ЗПК, для чего, в частности, необходимо повысить степень подробности моделирования всех процессов при распространении звука в трактах авиадвигателя, а также моделей, описывающих зависимость импеданса сотовых ЗПК от геометрических размеров, уровня звукового давления и скорости скользящего потока. Во вводной части доклада представлена как ретроспектива этапов развития в ЦАГИ методов настройки ЗПК в каналах авиадвигателя, так и анализ результатов определения модального состава звукового поля в воздухозаборнике натурного двигателя. Испытания натурного двигателя, проведенные недавно на открытом стенде, продемонстрировали, что распределение звуковой энергии по модам в канале воздухозаборника без ЗПК соответствует на всех режимах работы двигателя теоретическим представлениям, закладываемым ЦАГИ в процедуру настройки ЗПК. При этом испытания двигателя с ЗПК показали, что ЗПК в наибольшей степени снижают амплитуду наиболее энергетически значимых звуковых мод, что и было целевой функцией настройки ЗПК. В то же время за последние два года получены результаты, которые показывают необходимость дальнейшего совершенствования методов настройки ЗПК. Испытания маломасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере АК-2 показали существенную зависимость диаграмм направленности излучения звука от скоростей всасывающего и спутного потоков, подтвердив, тем самым, необходимость учета эффекта различия излучения звука для статических и летных условий при настройке ЗПК в воздухозаборнике. При этом объяснение результатов этих испытаний оказалось возможным только при учете существенного различия эффективности излучения различных вращающихся мод из канала воздухозаборника в дальнее поле. Оказалось, что уровень звукового давления в дальнем поле определяется не звуковыми модами, которые сгенерированы в канале с большой амплитудой, а модами, которые имеют высокую эффективность излучения в дальнее поле. Последние могут иметь в канале амплитуду на 15–20 дБ ниже амплитуды наиболее энергетической звуковой моды. Анализ результатов испытаний натурного двигателя без ЗПК в воздухозаборнике с этой точки зрения показал, что уровень звукового давления в дальнем поле определяется звуковыми модами, которые имеют в канале воздухозаборника амплитуду на 6–10 дБ ниже амплитуд наиболее энергетических звуковых мод. Обращено внимание на то, что механизм генерации таких мод достаточно трудно установить в эксперименте, а также такие моды можно неверно смоделировать численно. Поскольку ранее эффективность излучения мод из канала воздухозаборника напрямую не принималась во внимание при определении оптимального импеданса ЗПК, то существует потенциальная возможность снижения шума двигателя за счет перенастройки ЗПК на максимальное снижение шума в дальнем поле при учете звуковых мод, имеющих высокую эффективность излучения в дальнее поле, но относительно малую амплитуду внутри канала воздухозаборника. Сравнительные экспериментальные исследования волновой структуры звукового поля, проведенные на установке «Интерферометр с потоком» как в условиях лабораторной сборки данной установки, так и в условиях сборки установки в заглушенной камере АК-2, продемонстрировали важность учета эффекта неоднородности характеристик потока высокой скорости на структуру звукового поля в канале. Оказалось, что даже в самом простейшем из рассмотренных случаев (ЗПК отсутствуют, а в рабочей части канала реализованы твердые стенки) волновая структура звукового поля в канале при наличии потока не описывается ни одной из известных математических моделей, в том числе моделью распространения звука в однородном потоке. Кроме этого, испытания однослойной сотовой ЗПК показали, что применяемые полуэмпирические модели импеданса ЗПК не в состоянии предсказать двое кратное снижение эффективности затухания звука в канале при скорости потока 150 м/с на частоте настройки, хотя при скорости потока 100 м/с, эффективность работы данной ЗПК соответствовала полуэмпирической модели импеданса ЗПК. Поскольку до настоящего времени во всех отечественных работах в области разработки ЗПК для авиадвигателей, включая работы по определению модального состава звукового поля в каналах, применялась математическая модель распространения звука в однородном потоке, то полученные в исследовании результаты показывают необходимость разработки нового математического аппарата для описания распространения звука в каналах с неоднородным скользящим погоном, включая учет влияния как пограничного слоя в цилиндрических каналах, так и рассеяния звука на турбулентных пульсациях скорости основного потока. В том числе, необходимо уточнить полуэмпирические модели импеданса ЗПК в части зависимости от скорости скользящего потока. Последнее требует разработки новых методов извлечения импеданса ЗПК на установке «Интерферометр с потоком», которые учитывают, как эффекты трехмерной неоднородности поля скорости в канале, так и наличие разрывов импеданса на стенках канала. Конструкции современных и перспективных ТРДД ставят новые задачи в области настройки ЗПК. Так, ранее наличие пилона, разделяющего поток в наружном контуре двигателя, не рассматривалось с точки зрения настройки ЗПК и возможности установки ЗПК на поверхности пилона. Кроме этого, для ТРДД стали применяться воздухозаборники с обечайкой асимметричной формы. Эта форма приводит к генерации новых азимутальных гармоник, и, тем самым, изменяет диаграмму направленности излучения. Каналы воздухозаборников двигателей для перспективных сверхзвуковых самолетов имеют переменную форму сечения: круглое сечение плавно трансформируется в прямоугольное сечение. Оптимизация ЗПК для таких каналов ранее не производилась, поскольку отсутствуют математические модели распространения звука в каналах с сечениями переменной формы. Таким образом, в настоящее время сложилась острая необходимость развития новых математических моделей в области технологии ЗПК для ТРДД. Такие модели могут быть реализованы с помощью численных или аналитических подходов. Безусловно, возможность создания аналитических моделей резко ограничена ввиду сложности задачи в целом, но именно эти подходы обычно позволяют находить эффекты, реализация которых приводит к увеличению эффективности работы ЗПК.

Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Яковец М.А., Пальчиковский В.В., Корин А.И., Берсенев Ю.В. «Исследование влияния количества продольных швов в конструкции ЗПК на структуру звукового ноля в канале крупномасштабной модели воздухозаборника, установленной в заглушенной камере ПНИПУ» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 133-134 (2019)

В заглушенной камере ПНИПУ проведены сравнительные испытания крупномасштабной модели воздухозаборника в условиях твердых стенок, однородных ЗПК и однородных ЗПК с одной, тремя и пятью накладками, обеспечивающими перекрытие полной длины окружности однородных ЗПК на величину соответственно 6, 18 и 30%, что создает относительную азимутальную неоднородность импеданса ЗПК эквидистантную указанным процентам. Для генерации звукового поля в канале воздухозаборника использовалась система 40 динамиков, совмещенная с горнами, которые были установлены равномерно по окружности сечения тыльной части модели воздухозаборника, что позволило генерировать звуковые азимутальные моды в диапазоне номеров ±40. Для определения модальной структуры звукового поля в канале использовалась многоканальная решетка. состоящая из 126 микрофонов, установленных заподлицо стенок канала в зоне за ЗПК в направлении распространения звука, при этом 100 микрофонов образуют круговую решетку, а остальные – линейную. С помощью портативного интерферометра нормального падения выполнены измерения импеданса крупномасштабных ЗПК, предназначенных для проведения испытаний в составе крупномасштабной модели воздухозаборника в качестве однородных ЗПК, показавшие, что панели ЗПК очень однородны, т. к. нулевая мода абсолютно доминирует, а амплитуда ненулевых мод в диапазоне 1000–3200 Гц не превышает 6%. Показано, что особенности сборки однородных ЗПК (состоят из пяти панелей) и геометрии использования накладок для создания контролируемого неосесимметричного импеданса ЗПК приводят к доминированию азимутальных гармоник с номерами кратными ±5 в разложении адмитанса ЗПК в ряд Фурье по азимутальному углу, причем амплитуды этих гармоник возрастают с увеличением числа применяемых накладок. Анализ результатов испытаний показал, что наибольший эффект появления в канале не генерируемых динамиками азимутальных мод с повышенным уровнем амплитуды (фактически амплитуды этих мод сравнимы с амплитудой доминирующей моды, генерируемой динамиками) реализуется для мод, азимутальные номера которых отличаются от номера генерируемой доминирующей моды на числа кратные ±5. Данный эффект находится полностью в согласии с предсказанием аналитической модели влияния азимутальной неоднородности ЗПК на распространение вращающихся мод в цилиндрическом канале.

Ионов И.А., Ипатов М.С., Остриков Н.Н. «О повышении точности измерений импеданса ЗПК на интерферометре нормального падения за счет увеличения числа микрофонов» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 146-147 (2019)

Метод двух микрофонов (другое название – метод передаточных функций) на данный момент является наиболее распространенным для измерения акустических характеристик звукопоглощающих конструкций (ЗПК) и регламентирован в стандарте ISO. В данном методе образец ЗПК закрепляется на жестком окончании импедансной трубы (интерферометр нормального падения звуковых волн), и из комплексных значений звукового давления, измеренного на двух микрофонах, находятся комплексные амплитуды падающей и отраженной волн в канале трубы, исходя из значения которых далее находятся акустические характеристики образца, включая импеданс. Поскольку измерения на микрофонах производятся с некоторыми систематическими погрешностями, например, возникающими из-за вибраций стенок импедансной трубы или из-за влияния высших звуковых мод в канале, то точное фиксирование восстановленного давления на измеренных значениях на двух опорных микрофонах может приводить к заметным отклонениям на других микрофонах, если такие установлены на поверхности канала интерферометра. Дополнительным ограничением стандартного метода двух микрофонов является частотный диапазон измерений, зависящий от расстояния между микрофонами. В работе предложено улучшение метода двух микрофонов, заключающееся в использовании дополнительных микрофонов в канале импедансной трубы. Представлены результаты измерений различных образцов с шестью установленными в импедансной трубе микрофонами, причем один микрофон находится на достаточно отдаленном от остальных, что позволяет точно восстанавливать звуковое поле на низких частотах. Показано, что использование разработанного метода позволяет существенно повысить точность измерения импеданса образцов в диапазоне частот 200–5000 Гц.

Денисов С.Л., Ипатов М.С., Остриков Н.Н., Яковец М.А. «Исследования экранирования шума вращающихся азимутальных мод, излучаемых из открытого цилиндрического канала воздухозаборника» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 65-66 (2019)

Проведены расчетно-экспериментальные исследования экранирования шума различных азимутальных мод, излучаемых из открытого цилиндрического канала модели воздухозаборника. Экспериментальные исследования экранирования азимутальных мод проводилось в акустической камере АК-2. Генерация заданных азимутальных мод на различных частотах производилась с помощью настройки динамиков, установленных в корпусе модели воздухозаборника. Работа проводилась в два этапа: на первом этапе производилась настройка динамиков на генерацию азимутальных мод с помощью микрофонной решетки, а на втором этапе устанавливалась экранирующая пластина, и выполнялось исследование экранирования сгенерированных азимутальных мод с помощью микрофонов, установленных в дальнем поле. В качестве экрана использовалась прямоугольная композитная пластина, перемещение которой осуществлялось с помощью координатного устройства. Расчет звукового поля, излучаемого из канала воздухозаборника, проводился на основе точного решения, а вычисление эффективности экранирования осуществлялось с помощью Геометрической Теории Дифракции (ГТД), адаптированной к задачам экранирования некомпактных источников авиационного шума (обсуждение точности расчетов, выполняемых с помощью ГТД при экранировании источников шума экранами произвольной формы, представлено в работе Денисов С.Л., Корольков А.И. Исследование экранирования шума с помощью метода последовательностей максимальной длины в приложении к задачам авиационной акустики // Акустический журнал 2017. Т. 63. №4. С. 1-17). Полученные результаты позволяют сделать вывод, что эффективность экранирования существенно зависит как от положения экрана относительно передней кромки воздухозаборника, так и от частоты и номера возбуждаемой азимутальной моды.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Фараносов Г.А., Остриков Н.Н., Денисов С.Л. «Исследование экранирования шума турбулентной струи на основе адаптированной корреляционной теории» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 67-68 (2019)

Настоящая работа является этапом в разработке модели источников шума струи, позволяющей проводить быстрые и эффективные оценки характеристик акустического излучения турбулентных струй в ходе работ по снижению шума. Корреляционная модель источников звука была разработана применительно к звуковому полю турбулентной дозвуковой струи и валидирована на основе экспериментальных данных, полученных методом азимутального разложения шума струи. Преимуществом этой модели является то, что она позволяет предсказывать не только спектральную плотность шума, но и фазовые характеристики звукового поля, что необходимо для оценки шума взаимодействия струи с элементами летательного аппарата. В работе проводится развитие корреляционной теории источников звука для случая, когда вблизи струи находится экранирующая поверхность. Моделируется ближнее акустическое поле струи при наличии экранирующей поверхности с целью ее дальнейшей валидации и последующего применения к задаче оценки эффективности экранирования шума струи элементами планера. Результаты данной работы дополняют методы и подходы, использовавшиеся при расчете эффективности шума, излучаемого волнами неустойчивости. Расчет эффекгивности экранирования шума струи был выполнен с помощью Геометрической Теории Дифракции (ГТД), основные положения которой применительно к расчету экранирования шума некомпактных источников разработаны в[Ostrikov N.N., Denisov S.L. Airframe Shielding of Noncompact Aviation Noise Sources: Theory and Experiment // AIAA Paper 2015 – 2691, June 2015]. Экспериментальная валидация метода ГТД, выполненная с помощью метода последовательностей максимальной длины в работе[Денисов С.Л., Корольков А.И. Исследование экранирования шума с помощью метода последовательностей максимальной длины в приложении к задачам авиационной акустики // Акустический журнал 2017. Т. 63. № 4. С. 1-17], продемонстрировала не только высокую точность расчета звукового ноля в зоне геометрической тени, но и показала применимость ГТД к исследованию дифракции звука, излучаемого некомпактными источниками, на плоских прямоугольных и полигональных экранах.

Яковец М.А., Ипатов М.С., Остриков Н.Н. «Экспериментальное подтверждение существенной зависимости волновой структуры звукового поля от профиля скорости на установке «Интерферометр с потоком» на основе сравнительных измерений в лабораторных условиях и в условиях заглушенной камеры АК-2» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 110-112 (2019)

Проведены сравнительные экспериментальные исследования волновой структуры звуковою поля напротив твердой стенки и трех различных образцов сотовых однослойных ЗПК на установке «Интерферометр с потоком» как в условиях лабораторной сборки данной установки, так и в условиях сборки установки в заглушенной камере АК-2. В стандартной лабораторной конфигурации максимальная скорость потока в канале установки составляет 95 м/с, а в условиях сборки в заглушенной камере АК-2 можно реализовать любую дозвуковую скорость потока. В работе проведены измерения профилей средней и пульсационной компонент скорости в различных сечениях канала установки с помощью трубки Пито и термоанемометрического метода как при наличии ЗПК в рабочей части установки, так и в условиях твердых стенок канала. Представлен пример сравнения безразмерных профилей скорости среднего потока в одном и том же сечении канала, но в различных конфигурациях установки. Таким образом, использование двух указанных сборок одной и той же установки позволяет исследовать эффект неоднородности характеристик потока высокой скорости на структуру звукового поля вблизи ЗПК. Показано, что при наличии твердой стенки в рабочей части установки (ЗПК отсутствуют) и при наличии потока (в условиях заглушенной камеры АК-2 скорость потока варьировалась до 150 м/с) волновая структура звукового ноля на рабочих частотах не соответствует теоретическому случаю распространения звука в однородном потоке. Показано, что использование модели распространения звука в однородном потоке для обработки экспериментальных данных приводит к необходимости снижения эффективной скорости потока на величину 10–20 м/с при максимальной скорости потока в канале 100 м/с и на величину более 60 м/с при максимальной скорости потока в канале 150 м/с в зависимости от частоты распространения звука, однако при этом определяемые из эксперимента осевые волновые числа не соответствуют теоретическому предсказанию. Показано, что при одной и той же скорости потока 100 м/с в условиях различной сборки установки определяются различные осевые волновые числа. Анализ данных особенностей показывает, что на волновую структуру звукового поля в канале достаточно сильное влияние оказывает профиль скорости в канале. Результаты испытаний цельного однослойного сотового образца ЗПК при различных скоростях потока показали, что при скорости 150 м/с на частоте настройки 1600 Гц происходит двое кратное снижение эффективности затухания звука, не предсказываемое применяемой в настоящее время нолуэмпирической модели импеданса ЗПК: мнимая часть осевого волнового числа снижается в два раза, что означает снижение эффективности затухания в два раза, исчисляемое в децибелах (это очень сильный эффект). Данное обстоятельство означает, что настройка ЗПК на максимальное затухание звука на указанной частоте изменились. В то же время при отсутствии потока относительное отклонение реальных частей расчетных и экспериментальных волновых чисел не превышает 7%, а относительное отклонение мнимых частей – 5%, а при появлении потока в канале со скоростью V=100 м/с расчетное значение реальной части волнового числа оказывается в два раза меньше экспериментально обнаруженного числа, и мнимая часть расчетного волнового числа сильнее отклоняется от соответствующего экспериментального числа, но при этом проявляет ту же тенденцию к возрастанию, как и в эксперименте. Другими словами, полуэмпирическая модель ухватывает тенденцию к росту эффективности работы ЗПК на частоте настройки при увеличении скорости потока до V=100 м/с, но преуменьшает саму эффективность. По результатам работы сделан вывод о том, что имеющиеся к настоящему времени методы определения акустических характеристик ЗПК при наличии потока не точны и могут давать существенную ошибку при их использовании.

Яковец М.А., Остриков Н.Н., Ипатов М.С. «Валидация точного решения задачи о скачке импеданса на основе экспериментального исследования на установке «Интерферометр с потоком»» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 115-116 (2019)

Работа посвящена экспериментальному исследованию особенностей распространения звука в канале установки «Интерферометр с потоком» ЦАГИ, в ходе которого проведено сравнение экспериментальных значений коэффициентов отражения и прохождения на скачках импеданса и теоретических, вычисленных согласно работе А.Ф. Соболев, М.А. Яковец Применение метода Винера–Хопфа для описания распространения звука в цилиндрическом и прямоугольном каналах с потоком при наличии скачка импеданса // Акустический журнал. 2017. Т. 63. № 6. С. 583-595.

Денисов С.Л., Яковец М.А., Остриков Н.Н. «Разработка трехмерного метода конечных элементов для извлечения импеданса ЗПК на установке «Интерферометр с потоком» с учетом произвольного профиля скорости потока» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 119-120 (2019)

Представлены результаты разработки трехмерного метода конечных элементов для описания распространения звука в прямоугольном канале с произвольным трехмерным плоскопараллельным потоком при наличии анизотропной ЗПК, расположенной вдоль одной из стенок канала.

Ипатов М.С., Яковец М.А., Остриков Н.Н., Лаврухина М.П., Ионов И.А., Шульдешов Е.М. «Исследование на установке «Интерферометр с потоком» сотовых ЗПК с продуваемыми вставками» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 139 (2019)

В 2000-е годы в ЦАГИ был проведен комплекс исследований многослойных звукопоглощающих конструкций (ЗПК), у которых наряду или вместо перфорированных листов используются микропористые продуваемые слои. Проведенные на установке АК-13 сравнительные испытания различных таких конструкций, в том числе, изучались ЗПК гомогенного типа, показали значительную эффективность работы в широкой полосе частот. По результатам исследований на интерферометре нормального падения были построены полуэмпирические модели импеданса ЗПК с продуваемыми вставками из различных материалов. С другой стороны, недавно ВИАМ разработал новый звукопоглощающий материал-конструкция (ЗМК), с интегрированной в стеклосотопласт вставкой из пористого материала, пропитанной гидрофобизирующим составом, сочетающий резонансный и диссипативный вид поглощения акустических волн. При этом был разработан принцип регулирования акустических характеристик ЗМК в зависимости от параметров пористой вставки (например, концентрации гидрофобизируюшего состава) и толщин воздушных полостей. В работе на установке «Интерферометр с потоком» проведены исследования импеданса сотовых ЗПК с продуваемыми вставками ЗМК, изготовленных ВИАМ, при различных скоростях потока до 100 м/с.

Ипатов М.С., Яковец М.А., Остриков Н.Н. «Исследование на установке «Интерферометр с потоком» нелокально реагирующих гофровых ЗПК с различной степенью перфорации» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 154 (2019)

Продолжение исследования звукопоглощающих конструкций (ЗПК) с гофрированным заполнителем, у которых в качестве микропористых поглощающих структур используются металлические сетки полотняного и саржевого плетения. Для повышения эффективности и равномерности затухания в рассматриваемых конструкциях дополнительно в качестве внутренних слоев используется волокнистый продуваемый материал с температурой эксплуатации до 1000°С. Предшествующие исследования этих ЗПК на установке АК-13 продемонстрировали эффективность их работы в широкой полосе частот. Исследования тестовых конструкций были проведены на установке «Интерферометр с потоком» ЦАГИ, которая позволяет измерять импеданс ЗПК, при наличии скользящего потока вдоль поверхности образца до 100 м/с. Уровень звукового давления полезного сигнала составлял 140 дБ. Новым обстоятельством по отношению к предшествующим исследованиям стало использование в качестве входного слоя ЗПК перфорированных металлических пластин. По результатам исследований были получены экспериментальные данные для извлечения импеданса рассмотренных ЗПК с различными процентами перфорации входного слоя. Данные ЗПК относятся к классу нелокально реагирующих конструкций, и поэтому их импеданс зависит не только от частоты звука, но и от продольного волнового числа звукового поля в окрестности поверхности конструкции. Поскольку прямоугольном канале установки «Интерферометр с потоком» в рабочем диапазоне частот реализуется распространение только одной звуковой моды, то измерить в полной мере импеданс таких конструкций как функцию частоты и волнового числа не удается. Тем не менее, данные по импедансу этих конструкций, полученные в указанных условиях представляют интерес для дальнейшего анализа.

Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Яковец М.А., Ионов И.А. «Анализ результатов экспериментального исследования диаграмм направленности излучения звука из маломасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере АК-2 при различных скоростях спутного и всасывающего потоков» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 113-114 (2019)

С помощью численного моделирования проведен анализ эффекта сильной зависимости диаграммы направленности излучения от условий всасываемого в воздухозаборник потока при испытаниях модели в заглушенной камере АК-2. На основе сравнения с аналитическим решением для случая тонких стенок канала при отсутствии потока выполнена верификация численного метода конечных элементов (МКЭ расчета звукового поля, излучаемого из открытого конца канала с неоднородным потенциальным потоком. Сравнение продемонстрировало отличное совпадение амплитуд в дальнем поле в передней полусфере и отклонение амплитуд не более 1 дБ в задней полусфере в окрестности угла наблюдения 150°. В то же время для ряда излучаемых мод сравнение показало расхождение фазовых характеристик звука в дальнем поле на величину не более 10–15° под углами наблюдения в окрестности максимумов амплитуд диаграммы направленности и значительные отклонения (десятки градусов) под углами наблюдения в окрестности минимумов амплитуд диаграммы направленности. При этом было показано, что указанное различие фаз уменьшалось при уменьшении толщины стенки канала. По результатам верификации сделан вывод о допустимости использования МКЭ в указанных целях. С помощью МКЭ выполнены сравнительные расчеты для случаев моделирования условий испытаний и геометрии использованной модели маломасштабного воздухозаборника. Сравнение амплитуд диаграмм направленности в статических (отсутствие спутного потока) и полетных (равенство скоростей спутного и всасывающего потоков 40 м/с) условий показало небольшой эффект – отклонение на величину не более 1.5 дБ. Сравнение разностей фаз между статическими и полетными условиями излучения, которые приобретают различные звуковые моды, имеющие различные азимутальные и радиальные числа, показало сильный эффект – отклонение разностей фаз между различными модами в этих случаях составило десятки градусов. Выявленные особенности позволили объяснить сильный эффект различия диаграмм направленности, полученный в испытаниях в статических и полетных условиях в случае многомодовой генерации звука в канале воздухозаборника: интерференция различных звуковых мод, излученных из воздухозаборника, реализуется в дальнем поле с существенно различными сдвигами фаз в статических и полетных условиях. На основе аналитического решения задачи выполнены расчеты эффективности излучения различных мод как из натурного воздухозаборника в дальнее ноле при скоростях потока, характерных для взлетных режимов современных самолетов, гак и для испытаний маломасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере АК-2. Показано, что чем больше азимутальное или радиальное число распространяющейся но каналу моды (т. е. чем ближе рассматриваемая частота к частоте отсечки моды), тем меньшей эффективностью излучения она обладает, причем эффективность излучения мод с азимутальными числами m=7, 8, 9 может превышать эффективность излучения азимутальной моды с азимутальным числом m=18 на величину порядка 20 дБ. Данная особенность объясняет относительно сильный эффект различия диаграмм направленности, полученный в испытаниях в статических и полетных условиях, когда динамики настраивались на генерацию одной доминирующей азимутальной моды, которая содержит только одну распространяющуюся радиальную моду: данная мода обладает низкой эффективностью излучения в дальнее поле, и поэтому в диаграмме направленности присутствует звуковое поле, излученное минорными модами, обладающих большей эффективностью излучения из открытого конца канала, т.е. в дальнем поле наблюдается многомодовое распространение, которое подвержено сильному эффекту различий статических и полетных условий испытаний.

Остриков Н.Н. «Асимптотическая модель учета влияния неоднородности потока на структуру звукового поля в канале на основе метода секулярных уравнений в сингулярной теории возмущений» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 117-118 (2019)

Разработана асимптотическая теория для описания распространения звука в прямоугольном канале с произвольным трехмерным плоскопараллельным потоком при наличии одной импедансной стенки. Общая постановка задачи соответствует случаю распространения звуковых волн в секциях установки типа «Интерферометр с потоком». В качестве основы для построения математической модели распространения звука в канале рассмотрены линеаризованные уравнения Эйлера для основного трехмерного плоскопараллельного воздушного потока с произвольным профилем скорости в поперечном сечении канала, причем скорость основного потока удовлетворяет условию прилипания на стенках канала. Из-за условия отсутствия скольжения основного потока на стенках канала для линейных возмущений рассматривается обычное граничное условие с локально реагирующим импедансом.

Вань А., Оуян Х., Се Х., У Я. «Экспериментальное исследование нелинейной аэроупругости одиночного профиля NACA в следе при наличии вибраций» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 95-110 (2019)

Современные экономические и экологические стандарты требуют, чтобы лопасти турбин и крылья самолетов были возможно более легкими и гибкими при увеличении на них механической и аэродинамической нагрузки. Однако наличие аэродинамического возбуждения может привести к росту числа факторов, влияющих на вибрацию конструкции, в результате чего возникает задача аэроупругости. В отличие от случая механических резонансных вибраций, конструкция может взаимодействовать с аэродинамическим возбуждением и это возбуждение способно привести к захвату частоты в области, превышающей 10% от собственной частоты конструкции. Это явление расширяет диапазон высокоамплитудной реакции и должно учитываться при проектировании с учетом требований безопасности. В работе экспериментально исследуется реакция конструкции на аэродинамическое возбуждение. Экспериментальная установка включает цилиндр, находящийся выше по потоку, и одиночный профиль NACA ниже по потоку, размещенные в аэродинамической трубе. Передний цилиндр генерирует вихри, которые воздействуют на профиль NACA, возбуждая периодические колебания гибкой конструкции. Скорость потока измерялась термоанемометром, синхронно в положениях вверх и вниз по потоку от тела. Для условий, соответствующих эксперименту, выполнено численное моделирование, результаты которого сопоставлены с данными измерений. Для одного типичного случая основные особенности структуры течения выявлены методом собственно ортогонального разложения. Структурные свойства профиля, включая собственную частоту и скорость затухания, определены посредством конечно-элементного анализа и испытания обстукиванием. Основываясь на свойствах жидкости и конструкции, становится возможно провести взаимосвязанный тест и анализ. Характеристики вибраций профиля NACA в модах первого и второго порядка исследовались при изменении скорости набегающего потока и диаметра цилиндра. Для вынужденных вибраций первой моды характерно явление захвата частоты, а максимальная амплитуда не приходится на точку резонанса. В то же время вибрации второй моды обнаруживают типичное резонансное поведение.

Гордеев Б.А., Любимов А.К., Охулков С.Н., Титов Д.Ю., Ермолаев А.И. «Влияние входного виброускорения широкополосной случайной вибрации на амплитудно-частотные характеристики гидроопор» Вестник машиностроения, № 6, с. 22-27 (2019)

Исследованы амплитудно-частотные характеристики гидроопор при воздействии широкополосной случайной вибрации при разных входных среднеквадратичных виброускорениях. Экспериментально определены условия демпфирования вибросигналов гидроопорами.