Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

14.02 Акустические измерения и аппаратура

 

Вишняков А.Н. «Проблемы интегрирования портативных измерительных систем для контроля шума и вибрации в салонах воздушных судов» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 158-160 (2019)

Каждое конкретное измерение шума или вибрации на борту воздушных судов уникально и, как правило, производится для специализированных исследований с целью решения определенной технической проблемы. Состав измерительного комплекса подбирается из доступного оборудования, недостающие звенья закупаются или замешаются элементами схожих по функционалу систем. Такой способ формирования измерительного комплекса известен под термином комплексирование. В прочитанном на конференции докладе содержится пример создания измерительного комплекса для контроля шума и вибрации в салонах воздушных судов. Комплексирование осуществлено на основе расширенных системных технических требований на ключевые элементы комплекса. Измерительный комплекс позволяет производить автономные виброакустические измерения синхронно по 8 каналам в течение нескольких часов. Результаты дробь-октавного анализатора и сами сигналы записываются в намять для последующей интерпретации.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 158-160 (2019) | Рубрики: 08.14 14.02

 

Бычков О.П., Величко С.А. «Локализация низкочастотного источника шума для турбулентной струи в условиях стендовых испытаний» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 164 (2019)

Согласно правилам ИКАО измерение стендовых матриц шума двигателя можно производить как наземной дугой микрофонов, так и дугой микрофонов расположенной на высоте оси полномасштабного двигателя. При современных стендовых испытаниях зачастую используются сразу две дуги микрофонов. В свою очередь наличие данных о шуме двигателя, измеренных в непосредственной близи от отражающей поверхности и на некоторой высоте от нее, позволяет извлекать интерференционную поправку для каждого из микрофонов верхней дуги. Теоретически эта поправка для импедансной поверхности была получена в работе C.I. Chessel Propagation of noise along a finite impedance boundary. JASA. V. 62. P. 825-834,1977. При этом анализ итогового выражения показал, что положение первого интерференционного минимума для каждого из микрофонов дуги, строго говоря, может изменять свое положение в частотной области, если микрофоны не центрированы на эффективный источник, связанный с данной частотной областью. Анализ серии стендовых испытаний показал, что интерференционный минимум действительно меняет свое положение равномерным образом при переходе от микрофона к микрофону. Модификация выражения для интерференционной поправки с целью учета смешения положения эффективного источника от области центрирования дуги микрофонов позволил при помощи набора экспериментальных данных определить величину смещения источника, корректно описывающую экспериментально наблюдаемое смещение положение первого интерференционного минимума. Таким образом, система двух дуг микрофонов позволяет произвести локализацию источника шума для частотной области, соответствующей первому интерференционному минимуму.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 164 (2019) | Рубрики: 10.06 14.02

 

Chen Bao, Bao Anyu, Zhou Guocheng «Wind tunnel test technologies investigation of civil transport airframe/jet noise installation» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 77-79 (2019)

Airframe/jet installation noise is one of the main noise sources of civil aircraft. In order to reduce the noise of civil aircraft and acquire the overall noise characteristics of civil aircraft, it is necessary to acquire the sound pressure level, frequency spectrum characteristics of the airframe/jet installation noise and the effect rules of the relative position in the wind tunnel. In order to study the mechanism and characteristics of airframe/jet installation noise in aeroacoustic wind tunnel, the experimental method of airframe/jet installation noise in 0.5m aeroacoustic wind tunnel of AVIC ARI is studied in this paper. The nozzle noise simulation setup, wing support device and directivity measurement array are designed, and the experiment system is formed. The nozzle simulation setup can be installed with variable diameter nozzle, the position of the wing can be changed in the direction of axis and height. The diameter of the microphone phase array is lm, the number of microphones is 63, the distance from the nozzle center is 1.2m, the radius of the directivity arc is 1.8m, the directivity angle is 45–135 degrees and 225–315 degrees respectively with the interval 9 degress between microphones. Microphones are equipped with windproof balls. Secondly, the NACA0012 wing with 127mm chord length and the nozzle with the diameter D 25.4mm are tested in 0.5m aeroacoustic wind tunnel. The noise characteristics of airframe/jet installation effect were studied experimentally. The jet Mach number was 0.9, the free flow Mach number was 0.2, and the height and axial relative position ranges were 0.5D and 1.0D, respectively. The experiment data were obtained. Finally, based on the experiment data, the influence of the relative position of airframe and jet on the noise was analyzed and discussed. The results show that the existence of wing makes the azimuth angle 90 degree point noise. Acoustic pressure level increases to 5 dB, the change of relative position in the axis has little effect on directivity, and the noise pressure level increases when the wing is close to the nozzle in the height direction.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 77-79 (2019) | Рубрика: 14.02

 

Глазков С.А., Горбушин А.Р., Семенов А.В., Столяров Е.П. «Фоновые пульсации статического давления в перфорированной и щелевой рабочих частях трансзвуковой аэродинамической трубы Т-128» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 87-88 (2019)

Определены оптимальные параметры подвижных элементов рабочих частей Т-128, которые обеспечивают минимальный уровень пульсаций статического давления.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 87-88 (2019) | Рубрика: 14.02

 

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.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 110-112 (2019) | Рубрика: 14.02

 

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.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 115-116 (2019) | Рубрика: 14.02

 

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.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 119-120 (2019) | Рубрика: 14.02

 

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.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 139 (2019) | Рубрика: 14.02

 

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.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 154 (2019) | Рубрика: 14.02

 

Вишняков А.Н., Макашов С.Ю. «Применение метода двунаправленного СВИП-сигнала для оценки акустических характеристик камеры АК-2» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 161-163 (2019)

Основным критерием, определяющим пригодность помещения для измерений уровней звукового давления, определения диаграммы направленности источника шума и спектрального состава излучаемого звука, является обратноквадратичная зависимость уровня квадрата звукового давления от расстояния до источника. Данный критерий установлен в Приложении А ГОСТ 31273 2003 (ИСО 3745:2003). Характер спада уровня звукового давления с расстоянием обычно оценивают, перемещая микрофон или используя многоканальные измерения. Измерения являются достаточно длительными, особенно при использовании чистых тонов. Результаты, как правило, используются при аттестации заглушенных камер. Однако при проведении прецизионных измерений необходимо учитывать не только акустические свойства помещения, но и влияние различного технологического оборудования, например, державок, микрофонных стоек. Наличие отражений и уровень отраженного сигнала можно оценить, например, с использованием так называемого MLS-метода. Однако данный метод, хотя и позволяет определить наиболее значительные источники отраженного сигнала и выбрать оптимальные точки установки микрофонов, не дает оценки величины искажения звукового поля. С целью определения влияния микрофонных державок на точность акустических измерений была рассмотрена задача об отражении волны, порожденной точечным источником, от абсолютно твердого цилиндра и проведены экспериментальные исследования с использованием, как широкополосного сигнала – дозвуковой струи, так и тональных сигналов с использованием устройства сжатия динамического диапазона, широко применявшееся ранее в аппаратуре Br÷uel&Kjær. Регистрация уровней звукового давления при непрерывном изменении частот сигнала позволила оценить искажения уровней звукового давления при использовании различных вариантов установки микрофона. Для обеспечения проводимых в НИО-9 работ по метрологическому обеспечению измерений в ООО "Экофизика" была разработана специализированная система измерения амплитудно-фазовых характеристик звукового поля. При создании данной системы использовались всенаправленный источник звука OED-SP-012-600 и усилитель OED-PA-300 с дистанционным управлением, хорошо зарекомендовавшие себя в ходе работ по оценке возможности акустических измерений в помещении АДТ Т-104. Кроме того, был разработан специализированный низкочастотный источник звука. В данной системе используется специальный алгоритм, позволяющий определять амплитуду и фазу сигнала с очень высокой точностью. При измерениях в условиях, отличных от условий свободного звукового поля, интерференция прямого и отраженного сигналов приводит к наличию осцилляций амплитуды сигнала. Причем при измерениях в широких полосах частот этот эффект может быть незаметен, поскольку происходит перераспределение энергии колебаний в пределах полосы анализа. Однако при измерениях в узких полосах (сравнимых с периодом осцилляций) уровни звукового давления при перемещении микрофона от точки к точке могут отличаться достаточно сильно. Измерения в заглушенной камере АК-2 проводились при различном взаимном положении источника звука и микрофона, а также при различных вариантах установленного технологического оборудования. Были получены результаты, показывающие очень высокую чувствительность метода к небольшим искажениям звукового поля. Для примера на рисунке показано искажение сигнала за счет преграды, имитирующей державку (алюминиевая лестница располагалась на расстоянии 0.7 м сбоку или сзади от микрофона, а также на решетчатом иолу камеры между источником и микрофоном). В дальнейшем предполагается развитие метода для оценки амплитудных и фазовых характеристик акустических трактов, а также для определения коэффициента отражения материалов и конструкций.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 161-163 (2019) | Рубрика: 14.02

 

Зайцев А.В., Пузырёв В.И., Шеронова Т.С., Булкин В.В. «Модернизация лабораторной акустической камеры» Методы и устройства передачи и обработки информации, № 20, с. 14-20 (2018)

Представлены результаты модернизации малогабаритной лабораторной заглушённой камеры для исследования средств защиты от акустических воздействий. Проведена замена акустических излучателей. Сформирована самостоятельная акустическая система, встроенная в нижнюю часть конструкции камеры. Проведены измерения и представлена амплитудно-частотная характеристика камеры по звуковому давлению. В результате неравномерность АЧХ снизилась с 37 до 23,5 дБ. Установлены «провалы» в АЧХ на частотах 400 и 630 Гц. Определено, что эти провалы обусловлены конструктивными особенностями камеры. Даны рекомендации по выравниванию АЧХ на этих частотах.

Методы и устройства передачи и обработки информации, № 20, с. 14-20 (2018) | Рубрика: 14.02

 

Плохих А.П., Попов Г.А. «Возможность применения реверберационных камер для исследования собственного излучения эрд в наземных условиях» Известия Российской академии наук. Энергетика, № 3, с. 76-83 (2018)

Статья посвящена новому направлению, связанному с применением реверберационных камер в задачах оценки собственного излучения электрических ракетных двигателей (ЭРД). Рассматриваются современные методы определения помехоэмиссии технических объектов с использованием реверберационных камер, приводятся описания конструкций современных стендов, позволяющих в соответствии с международными стандартами проводить испытания на помехоустойчивость и помехоэмиссию в широком диапазоне частот без применения дорогостоящих поглотителей электромагнитного излучения. Обсуждается предложенный авторами новый подход для определения помехоэмиссии ЭРД, основанный на использовании реверберационных свойств металлических вакуумных камер. Приводятся пример технической реализации и варианты конструкций переизлучателей, обеспечивающих необходимые частотные диапазоны измерений.

Известия Российской академии наук. Энергетика, № 3, с. 76-83 (2018) | Рубрика: 14.02

 

Степанова Л.Н., Курбатов А.Н., Тенитилов Е.С. «Исследование продольных напряжений в рельсах с использованием эффекта акустоупругости на действующем участке железнодорожного пути» Контроль. Диагностика, № 2, с. 14-21 (2019)

Разработана методика контроля температуры закрепления и продольных напряжений в рельсовых плетях железнодорожного бесстыкового пути ультразвуковым (УЗ) методом с использованием эффекта акустоупругости. На учебном полигоне СГУПС проведены измерения продольных напряжений в рельсах при их механическом растяжении с относительной погрешностью не выше 10%. Определено влияние температуры рельса на скорость распространения УЗ-волн. Получены зависимости изменения времени задержки распространения УЗ-волн от температуры в ненагруженном участке рельса, расположенном на тележке, и в нагруженном рельсе. Расчет напряжений в рельсовой плети проводили через измеренные временные параметры УЗ-волн. Разработан способ определения продольных напряжений в рельсах, позволяющий учитывать влияние на них температуры. Определены температура закрепления рельса и продольные напряжения на действующем участке железнодорожного пути с использованием эффекта акустоупругости.

Контроль. Диагностика, № 2, с. 14-21 (2019) | Рубрика: 14.02

 

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.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 117-118 (2019) | Рубрики: 04.12 14.02

 

Зверев А.Я. «Укрощенное эхо: к 30-летию создания акустического стенда АК-11.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 239-240 (2019)

Испытания на стенде АК-11 можно проводить не только используя проемы между камерами, но и в отдельных изолированных камерах.

Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 239-240 (2019) | Рубрики: 04.14 14.02