Макашов С.Ю. «Определение искажений звукового поля при измерениях на отражающей поверхности конечных размеров» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 197-198 (2023)

Для измерений уровней звукового давления при наличии твердой поверхности применяются различные способы установки микрофона. Так, «ГОСТ 31296.2–2006 (ИСО 1996-2:2007) Шум. Описание, измерение и оценка шума на местности. Часть 2. Определение уровней звукового давления» предусматривает установку микрофона на жесткой плите и в этом случае предполагается, что «уровень звукового давлении по сравнению со свободным звуковым полем возрастает на 6 дБ». Другой способ установки микрофона регламентирован в п. 4.4 стандарта «AN16-1. Приложение 16 к Конвенции о международной гражданской авиации. Охрана окружающей среды. Том 1. Авиационный шум». В этом случае микрофон устанавливается «…на 7 мм выше и параллельно круглой металлической плите … диаметром 40 см … на расстоянии, равном 3/4 от центра до края плиты». Поправка +6 дБ не регламентируется. В данной работе моделировалось расположение микрофона различными способами на поверхностях различной формы и размеров и имеющих различный импеданс. Влияние способа установки микрофона определялось прямым измерением уровней звукового давления относительно некоторой «опорной» конфигурации (в частности, максимально близкие к свободному звуковому полю условия). Основное внимание уделялось случаю установки микрофона на жестком диске, который располагается на импедансной поверхности

Куриленко Ю.В., Вишняков А.Н. «Новые стандарты на фильтры полосовые октавные и на долю октавы, преемственность и развитие, особенности требований для испытаний авиационной техники» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 199-200 (2023)

Рассматриваются вопросы развития нормативной базы требований к фильтрам полосовым октавным и на долю октавы. За прошедшие десятилетия трансформировалось само понятие полосового фильтра: от «электрической сети для пропускания или заграждения электрической энергии» (ГОСТ 17168-82) до «вычислительного процесса обработки дискретных выборок входного сигнала» (ГОСТ Р 70024.1).

Николаенко А.С., Вишняков А.Н., Куриленко Ю.В. «Эталонная установка для воспроизведения размера единицы звукового давления в воздухе в свободном поле первичным методом: инновационные решения и расширение возможностей средств измерений, необходимых для разработки и испытаний новой техники» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 201-202 (2023)

В России единство измерений звукового давления в воздухе базируется на государственном эталоне ГЭТ 19-2018, являющимся высшим звеном государственной поверочной схемы для средств измерений звукового давления. В настоящее время в рамках мероприятия «Совершенствование Государственного первичного эталона единицы звукового давления в воздушной среде и аудиометрических шкал (ГЭТ 19-2018)» проводится расширение функциональных возможностей ГЭТ 19-2018 в части звукового давления в воздухе в свободном поле. Измерение параметров звукового поля является важным показателем при испытаниях и контроле аппаратуры, приборов и устройств с установленными требованиями к воспроизводимому или внешнему акустическому шуму. Первичные преобразователи (конденсаторные микрофонные капсюли), отградуированные по давлению в данный момент применяются исключительно с использованием типовых поправок на чувствительность по полю, полученных от зарубежных национальных эталонов звукового давления по свободному полю. Таким образом, снижается точность и достоверность измерений, так как при конвертации/расчёте единицы звукового давления происходит существенная потеря точности. В дополнении к этому существует полная зависимость от информации, предоставляемой зарубежными лабораториями. И наконец, отечественные производители измерительных микрофонов для определения поправок на чувствительность по полю так же вынуждены обращаться за рубеж. Все перечисленное подчеркивает актуальность поставленной цели работ, а именно, устранить отставание от ведущих иностранных национальных метрологических институтов, уже имеющих эталоны звукового давления по свободному полю (ФРГ, Франция, Япония и др.) и обеспечить полноценную метрологическую поддержку отечественной индустрии.

Копьев В.Ф., Беляев И.В., Макашов С.Ю., Потокин Г.А., Потапов А.В., Ивантеева Л.Г., Ибрагимов М.Р., Юдин В.Г. «Наземные трековые испытания модели со сверхзвуковой скоростью движения с целью измерения звукового удара и валидации расчетных программ» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 203-204 (2023)

Звуковой удар является одним из наиболее узнаваемых видов воздействия сверхзвуковых самолетов на окружающую среду. В связи с разработкой рядом авиакомпаний проектов перспективных сверхзвуковых гражданских самолетов (СГС), ИКАО ведет работу по созданию норм по допустимому уровню звукового удара СГС. Это требует, в частности, надежных экспериментальных данных по звуковому удару для СГС различной геометрии и для различных условий полета, позволяющих оценить возможный уровень звукового удара перспективных СГС и валидировать численные методы расчета звукового удара. Одним из возможных источников таких экспериментальных данных являются наземные трековые испытания, где модель разгоняется до сверхзвуковых скоростей, а создаваемая ею сформировавшаяся волна возмущений измеряется микрофонами, расположенными в ближнем поле. В рамках данной работы была разработана методика таких наземных трековых испытаний и впервые проведены испытания для маломасштабной модели СГС со сверхзвуковой скоростью движения (М=1.16). Характеристики сформировавшейся волны возмущений под килем модели СГС измерялись с помощью 3 датчиков РСВ 112А22 (чувствительность 14.5 мВ/кПа, максимальное давление 3450 кПа, частотный диапазон – от 0.5 Гц), расположенных на расстоянии 1.5 м, 2.5 м и 3.5 м от траектории движения модели СГС. Было выполнено сравнение измеренных экспериментальных данных с результатами численного моделирования обтекания модели СГС на основе решения системы уравнений Эйлера на блочноструктурированной гексагональной сетке размером 281.5 млн. ячеек. Получено, что расчетные и экспериментальные значения максимального перепада избыточного давления в головной ударной волне модели СГС качественно и количественно совпадают. Сделан вывод о возможности использования разработанной методики испытаний для более высоких сверхзвуковых скоростей движения моделей СГС.

Копьев В.Ф., Батура Н.И., Макашов С.Ю., Остриков Н.Н. «Дооснащение УНУ «заглушенная камера с потоком АК-2» системой подогрева потока» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 205-207 (2023)

Проект «Реализация мероприятий и выполнение работ по дооснащению заглушенной камеры с потоком АК-2, обеспечивающих комплексное развитие инфраструктуры исследовательской деятельности, повышение уровня ее доступности и роста эффективности ее использования» посвящен дооснащению УНУ АК-2 системой подогрева потока с целью обеспечения возможности проведения разработок технологий снижения шума высокоскоростных горячих струй при наличии спутного потока. Целевым показателем является возможность реализации температуры торможения T*=600°С при числе Маха потока M=2. В 2021 году была выполнена разработка системы подогрева воздуха контура низкого давления для модернизируемой УНУ АК-2, по результатам которой был разработан проект дооснащения модернизируемой УНУ АК-2 системой подогрева воздуха, включающий в себя, в том числе, проект модернизации системы электроснабжения УНУ АК-2, проект по замене звукопоглощающих клиньев, проект системы обеспечения пожаробезопасности для модернизируемой УНУ АК-2. При разработке указанного проекта были выполнены численные расчеты по определению установившегося поля температуры после запуска горячей струи, М=2.05 и Т*=873 К, при условиях наличия и отсутствия заглушенной камеры УНУ АК-2. Показано, что для безопасной эксплуатации модернизированной УНУ АК-2 необходима организация внешнего входа в помещение камеры холодного воздуха. Определен потребный расход холодного воздуха. Показано, что с помощью управления расходом эжектируемого холодного воздуха можно управлять температурой в помещении камеры при испытаниях горячей струи. Результаты численного расчета были валидированы на основе испытания холодной сверхзвуковой струи. Полученные результаты определяют эксплуатационные процедуры при проведении испытаний горячих струй. В 2022 году были изготовлены и закуплены основные составляющие создаваемой системы подогрева воздуха, в том числе, была проведена модернизация системы электроснабжения УНУ АК-2 и частичная замена звукопоглощающих клиньев. В первой половине 2023 года была собрана и начала тестироваться изготовленная система подогрева воздуха. Первые эксперименты, проведенные на УНУ АК-2, показали существенную зависимость излучаемого шума от температуры потока высокоскоростной струи. Таким образом, к концу 2023 года в ЦАГИ будет создан новый инструмент исследования аэроакустических характеристик высокоскоростных горячих струй. Более того, создаваемая система подогрева воздуха будет уникальной среди аналогичных установок в ведущих авиационных центрах, поскольку появится возможность исследовать в заглушенной камере двухконтурные неизотермические струи при наличии спутного потока. Введенная в строй система подогрева воздуха на УНУ АК-2 позволит повысить уровень готовности технологий, создаваемых в ЦАГИ в области аэроакустики в интересах отечественных конструкторских бюро.

Глазков С.А., Горбушин А.Р., Грибкова М.С., Семенов А.В., Демьянов М.А., Копьев В.Ф., Макашов С.Ю., Фараносов Г.А. «Исследование возможности проведения акустических измерений в аэродинамической трубе Т-128» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 208-210 (2023)

Представлен обзор акустических испытаний в промышленных аэродинамических трубах Европы. Анализируются возможности проведения акустических испытаний моделей гражданских самолетов на режиме посадки в аэродинамической трубе ЦАГИ Т-128. Рассматриваются два основных аспекта акустических испытаний: масштаб модели и фоновые шумы в рабочей части трубы.

Вишняков А.Н., Наквасин А.Ю., Макашов С.Ю. «Исследование характеристик микрофона в акустическом оформлении в виде жесткого диска с использованием излучателя на основе обратимого конденсаторного микрофонного капсюля» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 214-216 (2023)

Измерение параметров шума на местности от гражданских самолетов и вертолетов при сертификационных испытаниях регулируется нормами ИКАО. Согласно рекомендациям микрофон следует устанавливать на высоте 7 мм от поверхности жесткого металлического диска диаметром 400 мм со смещением на 150 мм относительно его центра. При такой установочной конфигурации измерениях в нижнем диапазоне частотного диапазона следует ожидать удвоения значения звукового давления падающей волны. На высоких частотах проявляются интерференционные явления, приводящие к отклонениям от идеала. Поэтому, для уменьшения неопределенности фактических измерений следует изучить влияние установочных параметров на частотную характеристику микрофона в таком акустическом оформлении, так же необходимо учесть поправки на тип подстилающей поверхности (песок, гравий, трава и т.д). В работе изучается вариант акустического оформления в виде жесткого диска с микрофонным капсюлем конденсаторного типа, установленного «заподлицо» с открытой мембраной в плоскости диска и аналогично установленного MEMS-микрофона.

Вишняков А.Н., Лесных Т.О., Наквасин А.Ю. «Метод декомпозиции и отслеживания тоновых составляющих шума гражданского самолёта в контрольных точках на местности при выполнении взлёта и захода на посадку» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 217-218 (2023)

Измерение шума гражданских самолётов на местности производится для контроля акустических характеристик при создании и эксплуатации самолётов и зонирования окрестностей аэропортов из условий создаваемого шума. Основной целью измерений шума на местности является проверка акустических характеристик самолёта на соответствие требованиям стандартов ИКАО. Испытания состоят из серии взлётов и посадок, при выполнении которых производятся измерения шума в нескольких контрольных точках, расположенных по курсу взлёта и посадки, а также сбоку ВПП. В контрольных точках определялся взлётный, пролётный и посадочный уровень шума на местности гражданского самолёта. В рамках проведенных лётных испытаний по шуму на местности выявлены значительные тоновые составляющие, обусловленные работой маршевой силовой установки. Присутствие тоновых составляющих негативно влияет на сертифицируемые уровни шума воздушных судов, получаемые по результатам лётных испытаний в соответствии со стандартами ИКАО, которые предусматривают введение существенных положительных поправок натон. Также тоновые составляющие в лётных испытаниях могут приводить к увеличению времени экспозиции пролётного шума и увеличению в 1.5–2 раза дистанции начала звучания «верхних» 10 дБ от максимального уровня, что в свою очередь приводит к необходимости более раннего дросселирования тяги двигателей, корректировке (уменьшению до 10%) высоты пролёта контрольных измерительных точек и, следовательно, к увеличению измеряемых уровней шума, так как для формирования зависимостей шум–мощность–расстояние согласно методике ИКАО допустимо использовать записи пролётного шума, полученные исключительно на установившихся режимах полёта без переходных участков по тяге. Вышесказанное подчеркивает актуальность изучения условий возникновения тоновых составляющих авиационного шума и способов их подавления при помощи выбора и настройки звукопоглощающих конструкций и других методов. В работе предлагается способ выделения нестационарных тоновых составляющих шума турбореактивных самолетов, получивший общее название «метод декомпозиции и отслеживания тоновых составляющих», ранее примененный для аналогичной задачи изучения структуры шума винтовых самолетов с поршневым двигателем. Специфика шума авиационных турбореактивных двигателей, а именно, наличие мощного широкополосного шума, существенно усложняет задачу декомпозиции тоновых составляющих. Также необходимо принимать во внимание звуковые биения, вызванные небольшим различием оборотных частот двигателей. Следует отметить, что второй широкополосный компонент, выделенный в результате работы алгоритма декомпозиции может служить основой для оценки нижней потенциально достижимой границы расчетных EPNL.

Вишняков А.Н., Головин Д.В. «Исследование погрешности определения чувствительности измерительных микрофонов по свободному полю с типовой дифракционной поправкой методом сравнения результатов измерений в заглушенной камере и при использовании электростатического возбудителя» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 221-222 (2023)

Для измерения уровня звука или уровня звукового давления, используются микрофонные капсюли конденсаторного типа. При современном уровне электроники погрешность измерений в первую очередь определяется установочными параметрами акустического оформления микрофона и неточностью знаний дифракционных поправок, например, по свободному полю, конкретного используемого микрофонного капсюля. В работе изучаются характеристики выборок двух типовых полудюймовых микрофонных капсюлей, а именно: ВМК-206 российского производства и 4134 датской компании B&К. Следует отметить, что последний уже не выпускается, но из-за большой распространенности представляет значительный интерес. Цель работы состоит в определении степени разброса параметров микрофонов и уточнении фактора погрешности измерений при использовании типовой дифракционной поправки на «свободное поле».

Вишняков А.Н., Скиба С.П., Евсевьев В.В., Зуев В.Ю. «Апробирование лабораторного микрофонного конденсаторного капсюля ВМК-208 для передачи единицы звукового давления в воздушной среде первичным методом» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 223-234 (2023)

Лабораторные микрофонные капсюли в отличие от измерительных не используются в повседневной работе, тем не менее, их роль в метрологическом обеспечении трудно переоценить. В настоящее время хранение единицы звукового давления осуществляется посредством лабораторных конденсаторных микрофонных капсюлей TYPE 4180 B&K. Первичный метод градуировки позволяет установить коэффициент преобразования сразу трех микрофонных капсюлей, опираясь на теоретически посчитанный коэффициент передачи используемой камеры связи. Регулярные замеры при стандартных параметрах окружающей среды (температура, влажность, давление) должны давать одни и те же значения, повторяющиеся раз за разом. Многолетняя практика показала высокую стабильность лабораторных микрофонных капсюлей TYPE 418. Экспериментальная партия российских лабораторных микрофонов ВМК-208 в настоящее время проходит апробирование. Необходимо понимать, что этот процесс фактически не предусматривает ограничений по времени, т.к. единственный способ подтвердить стабильность микрофонных капсюлей – это годами повторять измерения первичным методом градуировки. Показана сборка из двух обратимых предусилителей и камеры связи с микрофоном свидетелем. Предусилители подключены к измерительному модулю Экофизика-500 с двумя независимыми встроенными генераторами сигналов. Измерения производятся в автоматическом режиме. Метролог должен обеспечить правильную коммутацию, контролировать температуру, влажность, давление, проверять коэффициенты калибровки измерительных каналов, значение напряжения поляризации. Особенностью реализованного метода взаимности с микрофоном свидетелем и двумя обратимыми предусилителями является наличие избыточности измерений, что позволяет для проверки стабильности использовать только два лабораторных микрофона.

Беспалов М.С., Оселедец Е.Ю., Шабанов А.С. «Учет диаграммы направленности при расчетах зон шумового воздействия от воздушных судов» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 255 (2023)

При моделировании звуковых полей от пролета воздушных судов одной из задач является оценка влияния учета различных факторов на порядок величины погрешности расчета уровня звука. В частности, при расчетах контуров равного шума от пролета самолетов одним из факторов, влияющих на форму контуров, является диаграмма направленности звука. Самолет имеет достаточно сложную диаграмму направленности, поскольку источниками шума являются как двигатели, так и корпус самолета. Проведен расчет уровня звукового давления на уровне 2 м над поверхностью земли при пролете самолета на высоте 900 м при различных расстояниях от проекции траектории пролета воздушного судна до расчетной точки. Расчет проведен по методике ГОСТ31295.2-2005 г. Использована двумерная диаграмма направленности из методики ИКАО INTEGRATED NOISE MODEL. При двумерной диаграмме направленности на проекции траектории наблюдается локальное уменьшение уровня звука. Проведен также расчет в предположении, что турбулентная струя за соплом двигателя рассеивает звуковую волну в вертикальной плоскости как в горизонтальной и трехмерная диаграмма направленности симметрична относительно траектории движения источника. При этом предположении, как и следовало ожидать, уменьшения максимального уровня звука не наблюдается. При использовании диаграммы направленности, представленной в Рекомендациях НИИСФ, при том же предположении о симметричности ДН относительно вектора движения самолета получается два максимума шума при пролете ВС, поскольку использованная диаграмма направленности также имеет два максимума по двум направлениям. Следует отметить, что наличие двух максимумов уровня шума отмечается при пролете ВС в Приложении 16 к Конвенции о международной гражданской авиации. На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что диаграмма направленности шумового излучения самолетов является заметным фактором, влияющим на конфигурацию территорий, ограниченных изолиниями равного авиационного шума.