Степаненко А.Н., Наквасин А.Ю., Ивакин В.В., Юнисов Р.Р., Арсланова Р.Р. «Разработка методов летных исследований по определению характеристик звукового удара перспективных СГС» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 306 (2019)

Одной из важнейших проблем, связанных с эксплуатацией сверхзвуковых самолетов является фактор воздействия звукового удара на окружающую среду. Звуковой удар сопровождает самолет на всем его пути сверхзвукового полета. Зона воздействия звукового удара определяется режимом полета и существенно зависит от атмосферных условий. Для определения характеристик звукового удара необходимо не только измерить профиль волны давления, но и определить все параметры, влияющие на условия возникновения и распространения звукового удара. Специалистами Института разработаны методы определения характеристик звукового удара с использованием комплекса измерительной аппаратуры, обеспечивающей синхронизированные измерения следующих параметров: параметры траектории полета самолета (GPS/ГЛОНАСС); бортовые параметры (СБИ); параметры звукового удара (Br÷uel&Kjær PULS LAN-XI, Экофизика GPS/RTA); параметры атмосферы (вертолет Ми-8АМТ с метеозондом ROTRONIC). При проведении летных испытаний осуществляется горизонтальный пролет самолета на высоте Н≥11 200 метров при скорости М=1.6–2.0 над измерительной базой с одновременным измерением всех указанных параметров. Данная методика была успешно апробирована при проведении летных испытаний самолета Су-30 на аэродроме «Третьяково».

Иванов М.П., Бутов С.Н., Леонова Л.Е., Романовская Е.В., Стефанов В.Е. «Апробация лабораторного макета регистрации сигналов дельфинов с расширенной полосой частот сквозного тракта» Акустический журнал, 65, № 5, с. 699-707 (2019)

Новые технологии цифровой записи широкополосных сложных сигналов позволили разработать и создать лабораторный автономный многоканальный комплекс регистрации биоакустической активности на цифровой носитель с низким энергопотреблением и возможностью непрерывной записи до четырех часов. Комплекс работает под управлением компьютера fit-PC с операционной системой Windows и программой цифровой записи PowerGraph в полосе частот аналогового тракта до 600 кГц. В процессе проверки комплекса получены парадоксальные сигналы зубатых китов с частотной полосой выше 200 кГц. Сигналы с расширенной частотной полосой регистрировались в условиях лабораторного эксперимента в открытой воде при решении задачи сопровождения цели и в эксперименте с провокацией акустического коммуникационного поведения.

Асеев А.Л., Варшалович Д.А., Велихов Е.П., Грехов И.В., Гуляев Ю.В., Жуков А.Е., Иванов С.В., Каплянский А.А., Копьев П.С., Красников Г.Я., Сурис Р.А., Фортов В.Е. «Памяти Жореса Ивановича Алферова» Успехи физических наук, 189, № 8, с. 899-900 (2019)

Иванов С.В., Могилевич Л.И., Попов В.С. «Продольные волны в нелинейной цилиндрической оболочке, содержащей вязкую жидкость» Труды Московского авиационного института, № 105, с. 1 (2019)

Развивается метод возмущений для исследования волн деформаций в физически нелинейной упругой цилиндрической оболочке с конструкционным демпфированием в продольном направлении, содержащей вязкую несжимаемую жидкость и окруженной упругой средой Винклера. Метод двухмасштабных разложений приводит к обобщенному Р-модифицированному уравнению Кортевега–де Вриза, не имеющему точного решения. Влияние упругой окружающей среды, конструкционного демпфирования, наличие внутри оболочки вязкой жидкости, оценено путем реализации численного решения этого уравнения.

Борсуков А.В., Андреев В.Г., Гельт Т.Д., Гурбатов С.Н., Демин И.Ю., Иванова Е.В., Ковалев А.В., Козлова Е.Ю., Мамошин А.В., Морозов М.В., Романов С.В., Руденко О.В., Рыхтик П.И., Сафонов Д.В., Сафонова М.А., Тимашков И.А. Нелинейные ультразвуковые волны в средах с поглощением и дисперсией. Учебное пособие для физического практикума по акустике (2017). 112 с.

В учебном пособии представлены практические задачи, посвященные эффектам, связанным с распространением волн конечной амплитуды в нелинейных средах с учетом поглощения, дисперсии и дифракции. Задачи реализованы в специальном практикуме кафедры акустики физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Изучаемые нелинейные явления присущи не только акустическим волнам; поэтому знакомство происходит с универсальными особенностями поведения интенсивных скалярных волн безотносительно к их физической природе. Описание экспериментальных установок и практических упражнений предваряется теоретическим материалом. Сборник предназначен для обучения студентов старших курсов естественных факультетов изучающих основы физики и математического описания нелинейных волновых процессов. Кроме того, он может служить практическим пособием для лиц, заинтересованных в повышении квалификации в области акустики.

Борсуков А.В., Андреев В.Г., Гельт Т.Д., Гурбатов С.Н., Демин И.Ю., Иванова Е.В., Ковалев А.В., Козлова Е.Ю., Мамошин А.В., Морозов М.В., Романов С.В., Руденко О.В., Рыхтик П.И., Сафонов Д.В., Сафонова М.А., Тимашков И.А. Эластография сдвиговой волны: анализ клинических примеров (2017). 376 с.

В монографии отражен 4-х летний опыт применения эластографии сдвиговой волны в многопрофильном стационаре.

Иванушкин Е.А., Шарунов А.В. «Обработка импульсных и виброударных процессов, возникающих на элементах конструкции летательных аппаратов» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 235-236 (2019)

На некоторых режимах эксплуатации боевых летательных аппаратах (ЛА), таких как работа стрелково-пушечного вооружения (СПВ), или пуск ракеты, возникают кратковременные процессы, имеющие характер виброудара или импульса. Для обработки подобных нестационарных процессов, как правило, не применимы методы обработки стационарных процессов. В работе приводятся результаты обработки виброударного процесса, на конструкции ЛА от работы СПВ. Обработка выполнялась тремя различными способами: классическое дискретное преобразование Фурье (ДПФ); методом ударного спектра (SRS); вейвлет анализом (вейвлет – «Морлет»). Результаты обработки приводятся в виде спектральных характеристик со сравнительным анализом применимости различных методов для виброударных процессов, вызванных работой СПВ.

Преснов Д.А., Собисевич А.Л., Груздев П.Д., Игнатьев В.И., Коньков А.И., Мореев А.Ю., Тарасов А.В., Шувалов А.А., Шуруп А.С. «Томографическая оценка параметров водоема при наличии ледового покрова с использованием сейсмоакустических излучателей» Акустический журнал, 65, № 5, с. 688-698 (2019)

Представлены результаты натурных испытаний в ледовых условиях Ладожского озера морских сейсморазведочных излучателей и площадной измерительной сейсмоакустической системы на основе автономных буев вмораживаемого типа. Демонстрируется возможность выделения в принимаемом сигнале отдельных мод, распространяющихся в системе “ледовый покров–водный слой–слой осадков–упругое полупространство”. Предложена итерационная томографическая схема, позволяющая восстанавливать сильноконтрастные скоростные аномалии в рассматриваемой слоистой среде. Приводятся результаты томографической оценки характеристик дна, водного слоя и ледового слоя в активном режиме.

Кузнецов А.В., Сафин А.И., Попов П.А., Иголкин А.А. «Экспериментальное исследование акустических характеристик пенополиуретана» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 257-258 (2019)

Одной из задач акустики в ракетно-космической технике является разработка конструктивных мероприятий, направленных на снижение уровня акустического давления, действующего на полезную нагрузку. Источниками этого нагружения являются пристеночные пульсации давления и аэродинамический шум от ракетных двигателей на этапах старта и полета ракеты-носителя в плотных слоях атмосферы. Как правило, задача сводится к определению толщины материала теплозвукоизоляционного покрытия, который располагается на внутренней поверхности головного обтекателя. В современной практике при разработке данных мероприятий широко применяются методы математического, в том числе, конечно-элементного моделирования. Необходимым условием для успешного решения данной задачи являются хорошие звукопоглощающие свойства материалов, используемых для повышения звукоизоляции. В работе рассматривается экспериментальное определение характеристик материалов ППУ-35-0.8 ППУ-40-0.8, с помощью импедансной трубы.

Ильгамов М.А., Моисеева В.Е. «Изгиб круглой пластины под действием давления газа» Механика твердого тела, № 3, с. 76-85 (2019)

Изучено влияние среднего избыточного давления окружающей среды на линейный и нелинейный изгиб круглой пластины. Разные значения давления газов на обе поверхности пластины образуют поперечную распределенную нагрузку, состоящую из перепада давлений и взаимодействия среднего давления с кривизной срединной поверхности. При малом отношении среднего давления к модулю упругости материала и при большой относительной толщине влияние второй составляющей нагрузки на изгиб мало. При большом отношении среднего давления к модулю упругости и малой относительной толщине это влияние является значительным.

Ильин А.С., Сирота В.А., Зыбин К.П. «О флуктуациях температуры в изотропном турбулентном потоке» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 193 (2019)

Анализируется перенос флуктуаций температуры изотропным турбулентным потоком в режиме Бетчелора. Статистика скорости потока выбирается произвольной. Свойства флуктуаций температуры выводятся из статистических свойств скорости; получены аналитические выражения для их статистических моментов. Показано, что статистика флуктуаций температуры может существенно отличаться от полученной в рамках гауссовой модели Крайчнана.

Ильин В.П., Яковлева Ю.С. «Метод пересчета на натурные условия уровней кавитационного шума моделей гребных винтов при измерении в однородном потоке» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 3, с. 49-56 (2019)

Объект и цель научной работы. Объектом исследования являются испытания по определению уровней кавитационного шума модели гребных винтов в однородном потоке в кавитационной трубе и пересчет результатов модельных измерений на натурные условия. Материалы и методы. Исследования базируются на результатах испытаний моделей гребных винтов в однородном потоке в кавитационной трубе и способе пересчета этих результатов на условия неоднородного потока за корпусом с учетом законов моделирования кавитационного шума. Основные результаты. Разработаны метод прогнозирования спектральных уровней кавитационного шума гребного винта, основанный на результатах измерений уровней шума его модели в однородном потоке в кавитационной трубе, а также способ пересчета полученных результатов на условия неоднородного натекающего потока за корпусом. Заключение. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования уровней кавитационного шума гребных винтов кораблей и судов на рабочей стадии проектирования.

Куликовский А.Г., Ильичев А.Т., Чугайнова А.П., Шаргатов В.А. «О спонтанно излучающих ударных волнах» Доклады академии наук, 487, № 1, с. 28-31 (2019)

Построено решение, представляющее структуру спонтанно излучающей ударной волны, и исследована её устойчивость в линейном приближении. Найдены линейные волны возмущений, которые могут распространяться по структуре, и волны, излучающиеся в область течения за структурой, т.е. волны, соответствующие спонтанному излучению возмущений ударной волной, рассматриваемой как поверхность разрыва.

Варламов А.В., Лебедев В.В., Агрузов П.М., Ильичёв И.В., Шамрай А.В. «Влияние конфигурации и материала встречно-штыревых преобразователей на возбуждение поверхностных и псевдоповерхностных акустических волн в подложках ниобата лития» Письма в Журнал технической физики, 45, № 14, с. 40-43 (2019)

Исследованы возбуждение, распространение и взаимодействие поверхностных и псевдоповерхностных акустических волн в подложке ниобата лития X-среза. Определены резонансные частоты возбуждения, скорости распространения и дисперсионные характеристики для каждого типа акустических волн. Выявлено влияние материала электродов на эффективность возбуждения и взаимодействие между разными типами акустических волн. Определены требования к материалу и конфигурации электродов акустооптических устройств в интегральном исполнении. Ключевые слова: поверхностная акустическая волна, псевдоповерхностная акустическая волна, встречно-штыревой преобразователь, акустооптическое устройство, ниобат лития, интегральная оптика.

Александров В.Ю., Арефьев К.Ю., Ильченко М.А. «Спектральные характеристики рабочего процесса в камерах сгорания гвп при комплексном воздействии энтропийных и акустических волн» Известия Российской академии наук. Энергетика, № 2, с. 128-141 (2017)

Работа посвящена расчетно-экспериментальному исследованию процесса распространения высокочастотных акустических волн и низкочастотных волн энтропии в камерах сгорания (КС) генераторов высокоэнтальпийных потоков (ГВП). Представлена физико-математическая модель, позволяющая прогнозировать характерные частоты акустических колебаний и волн энтропии. В результате проведенных расчетов определены диапазоны значений акустических проводимостей в граничных сечениях у форсуночной головки и в выходном сечении ГВП. Представлены результаты экспериментальных исследований пульсаций давления и температуры в потоках реагирующего газа внутри КС ГВП. Выполнен спектральный анализ полученных данных при возбуждении продольных акустических форм колебаний газа, а также пульсаций давления и температуры при колебаниях теплоподвода в зоне горения. Экспериментально определены амплитуды пульсаций давления и температуры в КС ГВП на различных режимах работы при возникновении неустойчивого горения. Разработанная физико-математическая модель и полученные с ее помощью результаты могут быть использованы при проектировании и экспериментальной отработке энергосиловых установок авиационно-космических систем, стендовых газогенераторов, огневых подогревателей воздушного потока, технологического оборудования для напыления покрытий и абразивной резки материалов.

Ильяшенко А.В. «Продольные волны Похгаммера–Кри: аномальная поляризация» Механика твердого тела, № 3, с. 136-146 (2019)

Анализируются точные решения волнового уравнения Похгаммера–Кри, описывающего распространение гармонических волн в упругом цилиндрическом стержне. Для продольных аксиально симметричных мод впервые проведен спектральный анализ матрицы дисперсионного уравнения. Получены аналитические выражения для поляризации волн. На поверхности стержня для фундаментальной продольной аксиально симметричной моды определены коэффициенты поляризации соответствующих волн и проведен анализ вариации этих коэффициентов в зависимости от частоты. Обнаружено, что при фазовой скорости фундаментальной аксиально симметричной продольной моды, совпадающей со скоростью поперечной волны, происходит одновременное обращение в нуль всех компонент перемещений на боковой поверхности стержня, что представляется исключительно важным для проектирования акустических волноводов.

Гаврик А.Л., Коломиец С.Ф., Гаврик Ю.А., Копнина Т.Ф., Илюшин Я.А. «Радиопросвечивание в миссии Венера-Д: концепция радиосистемы и методов для получения новых сведений об атмосфере и ионосфере Венеры» Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн. Материалы II Всероссийской научной конференции по проблемам радиофизики и дистанционного зондирования сред, проводимой в рамках VIII Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 26–28 июня 2018 г., с. 270-275 (2018)

Изложена базовая концепция инструментов, методика измерения и новая математическая модель, лежащая в основе обработки данных, предусматривающая их возможную реализацию в миссии Венера-Д. Отмечается, что эксперименты радиопросвечивания, выполненные с оптимально подобранными параметрами радиочастотной подсистемы, могут проложить путь к новым и важным выводам.

Ерофеев В.И., Иляхинский А.В., Никитина Е.А., Пахомов П.А., Родюшкин В.М. «Метод ультразвукового зондирования при оценке предельного состояния металлоконструкций, связанного с появлением пластических деформаций» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 22, № 3, с. 65 - 70 (2019)

На примере деформации стали в области упругой и пластической деформации показано, что применение поверхностных волн Рэлея позволяет оценить напряженно-деформированное состояние конструкции как в области упругой, так и пластической деформации. Наиболее информативными параметрами при анализе предельного состояния, связанного с появлением пластических деформаций, являются дисперсия и форма зондирующего сигнала. Показано, что представление процессов, определяющих влияние среды на параметры упругой волны статистической моделью в виде распределения Дирихле, позволяет выделить новый диагностический признак акустической анизотропии в конструкции, описывающей распространение ультразвуковых волн в материале, подверженном упругопластическому деформированию. Эти данные могут быть использованы для предварительной оценки уровня деформации конструкции, перед оценкой ее состояния по результатам измерения скорости волн.

Свердлик Л.Г., Имашев С.А. «Гравитационные волны в стратосфере перед сильными землетрясениями в регионах Азии» Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета (КРСУ), 18, № 12, с. 149-155 (2018)

На основе данных спутникового дистанционного зондирования проведено экспериментальное исследование пространственно-временной структуры и динамики волновых процессов в стратосфере, которые наблюдаются перед сильными землетрясениями в Азии. Приведена оценка параметров периодических компонентов температуры стратосферы, выделены локализованные в пространстве и во времени преобладающие по амплитуде колебания, а также определены их энергетические спектры. Вариации температуры стратосферы, синхронизированные с фазой подготовки землетрясений, имеют связь с акустико-гравитационными волнами. Полученные результаты свидетельствуют о том, что наиболее вероятным источником этих флуктуаций могут быть землетрясения.

Чешев М.Е., Имашев С.А. «Методика определения направленности сигналов геоакустической активности на примере имитационных событий» Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета (КРСУ), 18, № 12, с. 184-188 (2018)

Представлены результаты анализа серии имитационных событий, зарегистрированные геоакустическим датчиком А1638 на территории Научной Станции РАН. На основе данных горизонтальных каналов (X, Y) были построены распределения направлений прихода геоакустической волны в виде круговых гистограмм. Все серии показали преимущественное направление, совпадающее с расположением пунктов генерации сигнала относительно пункта приема. Некоторый разброс углов вокруг преимущественного направления обусловливался перепадом высот между исходной точкой генерации сигнала и геофона, неоднородностью объема коренной породы, а также эффектом за счет реверберации. Предложенная методика обработки данных геофона может быть использована для определения преимущественных направлений прихода акустических откликов во время проведения электромагнитных зондирований земной коры с помощью электроразведочной генераторной установки (ЭРГУ-600-2).

Морозов Н.Ф., Муратиков К.Л., Семенов Б.Н., Индейцев Д.А., Вавилов Д.С. «О термоакустике проводящих материалов при лазерном воздействии» Доклады академии наук, 485, № 4, с. 438-441 (2019)

В рамках однотемпературной модели термоупругости выполнен анализ влияния процессов локализации электронов на термоупругий отклик проводников при импульсном лазерном воздействии. Показано, что локализация электронов может приводить к существенному затягиванию деформационных процессов в проводниках по сравнению с процессами, развивающимися по обычному термоупругому механизму.

Иноземцев А.А., Алексенцев А.А., Синер А.А. «Акустические характеристики двигательных установок» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 15-16 (2019)

АО «ОДК-Авиадвигатель» является разработчиком двигательных установок авиационного и наземного применения. Основным двигателем для отечественных гражданских средне- и дальнемагистральных самолетов на сегодняшний день является разработанный и изготавливаемый в Перми двигатель ПС-90А и его модификации. В 2018 году получен сертификат типа на новый российский авиационный двигатель ПД-14. Создание новых перспективных двигателей для гражданской авиации является приоритетной программой Объединенной двигателестроительной корпорации (АО «ОДК») с государственным финансированием и строгим контролем. Двигатели создаются при широкой кооперации российских авиационных предприятий с головным разработчиком АО «ОДК-Авиадвигатель». Рассматриваются основные акустические характеристики двигательных установок и их влияние на шум самолета на местности. Освещаются перспективы производства, эксплуатации, модернизации двигателей семейства ПС-90А, ПД-14 и состояние разработки двигателей нового поколения, находящейся на этапе НИОКР. Одним из приоритетов являются работы но экологии, определяющие конкурентоспособность гражданской авиационной продукции. Обладая полувековым опытом совершенствования акустических характеристик авиационных двигателей собственной разработки, АО «ОДК-Авиадвигатель» имеет необходимый задел, материальную базу и персонал для дальнейших работ по улучшению этих характеристик. Рассматриваются задачи, проблемы, мероприятия по акустике авиационных двигателей: снижение шума основных источников на основе трехмерных акустических расчетов элементов и узлов двигателя;- совершенствование звукопоглощающих конструкций (ЗПК); проведение полноразмерных акустических испытаний двигателей на открытом стенде с разработкой, верификацией новых измерительных и расчетных методик. Самолеты с двигателями семейства ПС-90А удовлетворяют требованиям Главы 4 Стандарта ИКАО по шуму на местности. Перспективные российские двигатели должны обеспечить новым самолетам МС-21, SSJ-75/100, Ил-276, CR929 (и др.) возможность удовлетворять с запасом требованиям Главы 14 Стандарта ИКАО. По результатам стендовых испытаний ПД-14 прогнозируется соответствие по шуму на местности самолета МС-21 нормам Главы 14 с запасом 8 EPNдБ и, следовательно, техническому заданию.

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.

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.

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.

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.

Ипатов М.С., Яковец М.А. «Исследование на интерферометре нормального падения нового типа ЗПК с пониженной частотой настройки» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 148-149 (2019)

Тенденция мирового развития двигателестроения для пассажирских самолетов связана с повышением степени двухконтурносги двигателя и понижением частоты вращения вентилятора. Хорошо известно, что понижение основной частоты настройки резонансной конструкции, предназначенной для снижения шума вентилятора, приводит к повышению, в некоторых случаях существенному, ее габаритов (толщины). В результате становится проблематичным использование таких конструкций в канале авиационного двигателя из-за их габаритов. В связи с этим весьма перспективным является создание резонансных конструкций с малой толщиной и в то же время настроенных на диапазон низких частот. Настоящая работа продолжает исследования А.Ф. Соболева, которые он выполнял в период 2009–2011 годов. В работе были спроектированы и исследованы звукопоглощающие конструкции, у которых для увеличения присоединенной массы предлагается использовать вместо маленьких отверстий достаточно длинные и широкие трубки-горла, направленные внутрь воздушной полости. Использование удлиненного горла позволяет создать значительную инерционную массу, что приводит к понижению частоты настройки в пределах 0.4–1 кГц при сохранении достаточно малой толщины конструкции. Присоединенная масса может также возрасти за счет влияния задней стенки и боковых стенок резонатора. Экспериментальные исследования были проведены на «Интерферометре высоких уровней» при нормальном падении звука. Уровень звукового давления в канале установки составлял 120 дБ, тип сигнала – белый шум. Извлечение импеданса выполнялось на основе многомикрофонного метода, позволяющего существенно повысить точность измерения импеданса образцов на низких частотах. Было проведены испытания более 10 различных образцов, которые различались между собой диаметрами отверстий и длиной трубок. Представлены примеры графиков действительной и мнимой частей импеданса соответственно.

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.

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.

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.

Гаджиев М.Х., Тюфтяев А.С., Исакаев Э.Х., Сон Э.Е., Акимов П.Л. «Влияние ультразвукового излучения на напряжение пробоя трансформаторного масла» Известия Российской академии наук. Энергетика, № 2, с. 36-40 (2018)

Исследовано воздействие на трансформаторное масло ультразвуковых волн малой мощности при расположении излучателя как снизу на некотором расстоянии от разрядных электродов, так и сверху. Установлено, что в начальный период времени пробивное напряжение трансформаторного масла снижается по отношению к чистому маслу из-за дегазации и возникновения кавитационных пузырьков. С ростом времени воздействия ультразвука напряжение пробоя растет, увеличивается нелинейно и оно больше при расположении излучателя под разрядными электродами.

Исраилов М.Ш. «Точное решение задач дифракции нестационарных волн на клине при смешанных краевых условиях методом Смирнова–Соболева» Доклады академии наук, 485, № 4, с. 434-437 (2019)

До сих пор метод Смирнова–Соболева применялся только к проблемам дифракции с краевыми условиями Дирихле и Неймана. В работе показано, что он приводит также к точному решению смешанной задачи дифракции на клине, весьма важной, например, для оценки возможности защиты от взрывных волн клиновидными барьерами с разными отражающими свойствами сторон.