Кузнецов С.В., Голубев А.Ю., Потокин Г.А. «Пристеночные пульсации давления в отрывных течениях в окрестности выступающих элементов конструкции» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 141-142 (2023)

Формирующийся на поверхности фюзеляжа турбулентный пограничный слой является одним из основных источников шума в салоне пассажирского самолёта. Шум возникает в результате возбуждения вибраций упругой конструкции пристеночными пульсациями давления. Наличие выступающих элементов на гладкой поверхности приводит к возмущению пристеночной области течения и существенному увеличению интенсивности пульсаций давления. Также встаёт вопрос исследования взаимодействия между турбулентностью набегающего потока и отрывным течением вокруг выступа. В рамках данной работы проведены измерения полей пристеночных пульсаций давления в двумерных и трёхмерных отрывных течениях, формирующихся при обтекании выступающих тел различных конфигураций. Также исследовались особенности осреднённого течения посредством визуализации предельных линий тока методом масляной плёнки. Представлены результаты обобщения большого объёма накопленных экспериментальных данных. Экспериментальные исследования проводились на дозвуковой малошумной аэродинамической трубе П-2 Московского комплекса ЦАГИ на дозвуковых скоростях. Результаты измерений позволяют выделить особенности полей пристеночных пульсаций давления, характерные для различных областей течения. Источниками пульсаций являются нестационарный отрыв потока и связанные с ним колебания зоны возвратного течения, а также неустойчивость слоя смешения, формирующегося между замедленной жидкостью в рециркуляционной области и внешним течением. Порождаемые ими пульсации давления различаются по спектральному составу, пространственно-временным корреляциям, а, кроме того, характеризуются различным влиянием параметров течения и геометрии обтекаемых потоком тел.

Котов А.Н. «Вейвлет-анализ неоднородного поля турбулентных пульсаций давления при обтекании уступа» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 143-144 (2023)

Обтекание уступов, образующихся при монтаже окон пассажирских самолётов, приводит к усилению шума в пассажирском салоне, что обуславливает интерес к изучению пространственной структуры неоднородного аэроакустического поля турбулентных пульсаций давления вблизи таких уступов и расширение спектра методов такого изучения. Одним из таких методов является вейвлет-анализ, который в отличие от традиционных инструментов спектрального и корреляционного анализа подходит для изучения неоднородных и нестационарных полей. Вейвлет-преобразование не дает новой информации о сигнале, но позволяет подробнее исследовать его структуру, взглянуть на неё под другим углом. Анализу подвергались данные натурного эксперимента с уступом высотой 1.8 мм при скорости потока 38.6 м/с. Перед уступом заподлицо с поверхностью устанавливались 8 датчиков давления с шагом 3 мм под нулевым углом к потоку, сигналы со всех датчиков оцифровывались многоканальным АЦП. После получения массива информации и поправок на чувствительность датчиков проведен смешанный фурье-вейвлет-анализ экспериментальных данных по обтеканию уступа.

Светлов В.В. «Акустическое излучение подкрепленной пластины в поле действия турбулентных пульсаций давления» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 145-146 (2023)

Задача снижения шума в салоне пассажирских самолетов является важной для обеспечения акустического комфорта пассажиров. Ранее отмечалось, что при скоростях полета свыше 500 км/ч значимым, по суммарному вкладу в общий шум в салоне, источником становится шум, вызванный колебаниями упругой поверхности фюзеляжа под действием турбулентного пограничного слоя (ТПС). Обтекаемые конструкции самолета, под которыми в рамках данной работы подразумеваются участки его фюзеляжа, граничащие с окружающей средой, представляют собой преимущественно плоские или искривленные пластины. Эти пластины имеют, как правило, перекрёстную систему подкреплений – силовой набор из стрингеров и шпангоутов. Известно, что изменение параметров силового набора может быть использовано для повышения звукоизолирующей способности фюзеляжа, и как следствие, снижения шума внутри салона самолета. Для решения задачи об акустическом излучении подкрепленной пластины использовался подход разложения заданных и искомых функций по собственным функциям краевой задачи.

Лесных Т.О., Митенков В.Б., Токарев С.Ю., Паньков Р.И., Василенков Д.А., Панов С.Н., Мухин С.А., Коганицкий Ю.С. «Локализация источников шума в кабине экипажа и салоне гражданского самолета с помощью сферической микрофонной решетки» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 147-148 (2023)

Идентификация источников внутреннего шума гражданского самолёта в в условиях эксплуатации с целью улучшения акустического комфорта для пассажиров и условий работы экипажа является важным этапом доводки воздушного судна. Оценка акустических характеристик производится в течение всего полета, как на крейсерских режимах, так и при наземной работе двигателей, рулении и стоянке самолета. Задача снижения шума в салоне предполагает выполнение пространственной локализации (определения положения) источников шума. Использование сферических микрофонных решеток с последующей постобработкой сигналов методами сферического бимформинга (SBF) и «эквивалентного источника» (ESM) в настоящее время является одним из наиболее эффективных и прогрессивных методов решения задачи локализации источников шума. Применение данных методов позволяет в результате получить шумовые карты акустических полей, пересчитанные на окружающую геометрическую модель, в полосах частот и на отдельных частотных составляющих спектров шума, по которым выполняется локализация источника шума в пространстве. В данной работе рассматривается применение твердотелой сферической микрофонной решетки Simcenter Solid Sphere Array HWSSL-36 диаметром 30 см и программным обеспечением Simcenter Testlab 3D Acoustic Camera. для локализации источников шума в пассажирском салоне и кабине экипажа гражданского самолета. Обработка данных методом SBF и ESM позволили получить пространственные шумовые карты соответственно звукового давления (SBF) и интенсивности звука (ESM) в измерительных точках, расположенных в кабине экипажа и по длине салона. Сбор данных выполнялся по сигналу ГНСС синхронно со сбором полетных данных системы СБИ. Это позволило выбрать временные интервалы для обработки акустических сигналов соответствующим конкретным режимам полета и акустически активным режимам работы систем самолета. Описана методика измерений и локализации источников шума на основе построения шумовых карт и основные результаты при наземных и летных испытаниях. Анализ результатов измерений в различных точках по длине салона позволяет получить изображение источников шума с различных ракурсов, обеспечивая достоверность результатов расчета. Метод ESM используется в качестве основного для локализации источников шума и дает лучшее пространственное разрешение и качественные результаты начиная с 50 Гц. Как показывают обработка данных метод SBF дает результаты приемлемого качества в диапазоне частот от 200 Гц до 5000 Гц и используется в качестве дополнительного для определения источников шума.

Кутина И.В., Кудряшова О.О., Попов Д.А., Вишняков А.Н., Кузьмин М.Ю. «Особенности измерения внутреннего шума в обитаемых отсеках пилотируемых космических аппаратов» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 149-150 (2023)

В связи с тем, что контроль за акустическими параметрами в обитаемых отсеках ПКА выполняется как на Земле (комплексные испытания, на стадии предполетной подготовки), так и в условиях космического полета (период эксплуатации) к аппаратуре предъявляются дополнительные требования и она проходит автономные испытания до установки ее на борт ПКА. Автономные испытания являются частью наземно-экспериментальной отработки после приемо-сдаточных испытаний в соответствии с требованиями «Положения РК-11-КТ» с целью подтверждения ее работоспособности в условиях эксплуатации и транспортирования: стойкости к механическому и климатическому воздействию, электромагнитной совместимости.

Зверев А.Я., Семенова Л.П. «Определение звукоизолирующей способности фюзеляжа натурного самолета с учетом спектрального состава нагружения от винта» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 151-152 (2023)

На акустическом стенде АС-14, представляющем собой реальный самолет ЯК-42, проведен комплекс экспериментальных исследований по отработке методики и определению звукоизолирующей способности фюзеляжа натурного самолета с учетом спектрального состава нагружения от воздушного винта. Испытания проведены при двустороннем возбуждении фюзеляжа звуковыми колонками, моделирующими возбуждение гражданского самолета с винтовой силовой установкой. Измерения проведены двумя методами – микрофонным и интенсиметрическим при широкополосном возбуждении конструкции и при ее узкополосном возбуждении на частотах, соответствующих возможным частотам винтовых гармоник. Отработана методика определения звукоизолирующей способности бортовой фюзеляжной конструкции микрофонным методом и методом акустической интенсиметрии.

Копьев В.Ф., Сабельников В.А., Чернышев С.А. «О динамике границы турбулентной области в струе и ее роли в процессе генерации шума» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 155-156 (2023)

Целью работы является рассмотрение вопроса о месте ТНТИ (турбулентный-нетурбулентный интерфейс) в иерархии турбулентных пульсаций в струе применительно к процессу генерации шума.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Фараносов Г.А. «Анализ корреляций азимутальных гармоник звукового излучения турбулентной струи на основе модели квадрупольных источников» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 157-159 (2023)

Проводится моделирование экспериментальных данных, полученных ранее в синхронных измерениях звукового поля турбулентной струи на двух 6-микрофонных решетках с использованием модели квадрупольных источников звука.

Крашенинников С.Ю., Миронов А.К. «О роли отрыва потока на кромке сопла в шумообразовании турбулентной струи» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 160 (2023)

Лесных Т.О., Паранин Г.В., Токарев С.Ю., Паньков Р.И., Вишняков А.Н., Воронков А.А. «Определение участков фюзеляжа с низкой звукоизолирующей способностью в кабине экипажа и салоне самолета с использованием когерентных измерений с пространственным усреднением» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 139-140 (2023)

Звукоизолирующая способность самолётных конструкций и панелей зависит от частоты звуковых колебаний и пространственно-временной структуры звукового поля, действующего на поверхность. Пространственно-временные характеристики нагрузок меняются в зависимости от действующих источников звука, поэтому испытания звукоизолирующих конструкций проводились для наиболее характерных видов акустических нагрузок в процессе эксплуатации самолёта. В рамках проведенных исследований определены участки фюзеляжа с пониженной звукоизолирующей способностью. Для этого использовались измерения шума с пространственным усреднением и источником звука когерентным с приемником сигнала от микрофонов.

Копьев В.А., Копьев В.Ф., Панкратов И.В., Казанский П.Н., Моралев И.А. «Применение ВЧ ДБР плазменных актуаторов для снижения шума элементов планера» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 185-187 (2023)

Настоящая работа продолжает предыдущие исследования авторов в области развития методов активного управления шумом обтекания плохообтекаемых тел. Проведенное исследование, было направленно на развитие способов снижения шума турбулентных течений с помощью плазменных актуаторов на базе поверхностного высокочастотного диэлектрического барьерного разряда (ВЧ ДБР). Продемонстрирована способность ВЧ ДБР плазменного актуатора снижать шум обтекания различных объектов, моделирующих элементы планера самолета, таких как: щель отклоненного предкрылка, полость и полость с размещенным в ней цилиндром. При этом основной целью экспериментов при всех постановках было исследование и демонстрация возможности увеличения значений скорости обтекающего потока, при которых плазменный ВЧ ДБР актуатор сохраняет способность снижать аэродинамический шум, по сравнению с известными и принятыми в литературе значениями границы эффективности (около 30 м/с) для стандартного ДБР плазменного актуатора низкочастотного диапазона.

Котвицкий А.Я., Абдуллаев А.А., Моралев И.А., Устинов М.В. «Подавление естественных вихрей неустойчивости на стреловидном крыле с помощью плазменных актуаторов» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 188-189 (2023)

Неустойчивость поперечного течения является основной причиной перехода к турбулентности на стреловидном крыле. При низкой турбулентности внешнего потока эти вихри являются стационарными и порождаются неоднородностью поверхности. Стратегия противофазного подавления экспоненциально растущих возмущений в пограничном слое пояснена на рис.1а. Пограничный слой на начальном участке роста возмущений может интерпретироваться как линейная динамическая система. В случае достаточной удаленности от источника возмущений выход системы описывается трансверсальным профилем скорости на одной фиксированной высоте от стенки. Для подавления вихрей, созданных шероховатостью, использовался многоканальный плазменный актуатор на основе поверхностного барьерного разряда. Актуатор представлял из себя 16 независимых разрядных секций. Размещение разрядников подобрано таким образом, чтобы обеспечить общее разрешение системы 4 точки на период наиболее нарастающей моды. Принцип действия плазменных актуаторов на основе барьерного разряда основан на генерации объемной силы у кромки коронирующего электрода. Целью управления является поиск такого распределения амплитуд воздействия в многоканальном актуаторе, которое бы приводило к минимизации амплитуды вихрей неустойчивости на некотором расстоянии от передней кромки. Измерения проведены в аэродинамической трубе Д-3 в ОИВТ РАН, при скорости потока 25 м/с и уровне турбулентности менее 0.05%, на стреловидной пластине с наведенным градиентом давления. Начальные возмущения в пограничном слое создавались одиночной либо распределенной шероховатостью вблизи передней кромки модели. Получены отклики пограничного слоя на возбуждение одиночной секцией актуатора. В качестве начального приближения для задачи подавления возмущений использовано решение линейной задачи подавления вихрей в пограничном слое.

Казанский П.Н., Моралев И.А., Копьев В.Ф., Копьев В.А., Панкратов И.В. «Снижение шума каверны с помощью ВЧ ДБР плазменного актуатора с использованием обратной связи» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 190-192 (2023)

Течение газа вблизи каверн различных геометрий приводит к возникновению собственных колебаний давления с амплитудой до 130 дБ. Взаимодействие усиленных в сдвиговом слое волн неустойчивости с задней стенкой каверны приводит к генерации акустических волн. Рассеяние акустических волн на передней кромке вызывает генерацию волн неустойчивости и замыкает естественную петлю обратной связи. Влияние на основные звенья механизма естественной обратной связи лежит в основе активного управления тонами течения в каверне. В частности, использование стабилизирующего контроллера может подавить абсолютную неустойчивость течения и снизить амплитуду колебаний. Целью данной работы являлось снижение акустического шума каверны с помощью ДБР актуатора с использованием обратной связи.

Моралев И.А., Ефимов А.В., Фараносов Г.А., Бычков О.П., Копьев В.А., Копьев В.Ф. «Синтез оптимального регулятора для подавления волн неустойчивости в сдвиговом слое турбулентной струи в широкой полосе частот» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 193-194 (2023)

Рассматривается возможность построения системы противофазного подавления волн неустойчивости с использованием датчиков (термоанемометров или микрофонов) и актуатора, установленного на кромке сопла (например, плазменного актуатора). На достаточно большом удалении от кромки сопла, большая часть энергии возмущений сосредоточена в поршневой азимутальной моде, что позволяет использовать один канал (сумму сигналов с микрофонов или один термоанемометр на оси) для описания выхода системы. Предполагается, что актуатор на кромке сопла также возбуждает только нулевую азимутальную моду. Нарастание возмущений в сдвиговом слое описывается на основе линеаризованных уравнений устойчивости, сформулированных с учетом турбулентной вязкости и нарастания сдвигового слоя. Кривые нарастания возмущений для различных частот использованы для того, чтобы получить передаточные функции струи для различного положения микрофона. Для конкретики, принят режим истечения М=0.6.

Панкратов И.В., Ипатов М.С. «Разработка и создание нагруженных моделей для аэроакустического эксперимента с помощью 3D-печати» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 219-220 (2023)

В практике аэроакустического эксперимента часто возникает потребность в быстрой разработке и создании экспериментальной модели, которая должна выдерживать существенные аэродинамические или инерционные нагрузки. В качестве примеров подобных моделей можно упомянуть модель обтекаемого крыла, закрылка, предкрылка, втулки винта, статора винта. Подобные модели можно изготовить из металла, композитного материала или с помощью 3D-печати. У каждого способа есть свои преимущества и недостатки. Изготовление простой детали на универсальных станках из металла применимо к относительно простым геометриям, дает возможность изготовить прочную деталь относительно быстро и недорого, но требует работы высококвалифицированного токаря или фрезеровщика универсала. Изготовление модели со сложной геометрией требует применение станка с ЧПУ по металлу. Изготовление детали из композитного материала требует изготовления матрицы, как правило, на станке ЧПУ, с последующей укладкой углепластика, стеклопластика или препрега, что в свою очередь требует работы специалиста высокой квалификации. FDM 3D-печать позволяет сократить сроки изготовления модели и существенно удешевить сам процесс. Однако модели, полученные в результате 3D-печати, существенно уступают в прочности композитным либо металлическим моделям. Особенной хрупкостью такие модели обладают между слоями напечатанной модели. В НИО-9 в настоящее время применяется два способа упрочнения деталей напечатанных на FDM 3D-принтере: армирование различными силовыми элементами (металлические стержни, композитные стержни и трубки) напечатанных моделей, применение специального 3D-принтера от компании Anisoprint для печати композита направленным непрерывным волокном. У обоих способов есть свои недостатки и преимущества, которые рассматриваются. Перспективным направлением является комбинация обоих способов. Такое решение позволяет с одной стороны использовать основное преимущество FDM-печати – скорость изготовления и низкую стоимость и вместе с тем приблизится по прочности к деталям, изготовленным их сплавов алюминия или композитным деталям.