Пермские ученые предложили новый подход к исследованию авиационного шума
Ученые Пермского Политеха (ПНИПУ, участник НОЦ «Рациональное недропользование») разработали алгоритмы локализации для источников звука, имеющих дипольный характер, что позволяет более точно идентифицировать источники шума авиационных двигателей и деталей самолетов.
Разработка эффективных средств подавления шума опирается на информацию о распределении акустических источников в пространстве и об интенсивности их излучения. Одним из способов получения данной информации является проведение акустических измерений с помощью микрофонных решеток. Этот метод позволяет на основе синхронной многоканальной записи и последующей обработки регистрируемых сигналов дистанционно визуализировать источники шума в широкой полосе частот.
Традиционные алгоритмы анализа сигналов опираются на предположение о монопольность источников. В то же время, аэродинамические источники, в том числе авиадвигатель, находящиеся на обтекаемых потоком поверхностях, как правило, являются диполями (два заряда, равные по величине и противоположные по знаку, находящиеся друг от друга на расстоянии).
Ученые ПНИПУ предложили подход для адаптации микрофонной решетки к дипольной модели излучения. В основе подхода лежит модификация функций, учитывающих влияние направленности падения звуковых волн.
В ходе работы была проведена серия экспериментальных исследований, которые проводились в акустической заглушенной камере Центра акустических исследований ПНИПУ. Результаты исследований демонстрируют повышение динамического диапазона решетки при оптимальном размещении микрофонов.
Для проведения испытаний ученые разработали собственные программные и аппаратные средства визуализации источников шума, для этого изготовили регулируемую конструкцию лучевой микрофонной антенны, необходимую для проведения дальнейших исследований по оценке зависимости качества локализации источников шума от позиций размещения микрофонов. Созданная конструкция дает возможность изменить число лучей и число микрофонов на лучах, а также само положение микрофонов. Для обработки результатов ученые разработали программное обеспечение в математическом пакете прикладных программ MathWorks MATLAB.
«По результатам локализации шума обтекания стержня можно заключить, что дипольно-настроенная антенна дает менее зашумленную карту, чем антенна монопольного типа. Настроенная антенна дает повышение динамического диапазона до 2 децибел по сравнению со своим фирменным аналогом при сопоставимом разрешении – ширина основного пика практически идентична», – резюмируют кандидаты технических наук, научные сотрудники Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа Пермского Политеха Виктор Ершов и Игорь Храмцов.
Подробнее ознакомиться с работой ученых можно в «Акустическом журнале». Исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации программы деятельности научно-образовательного центра мирового уровня «Рациональное недропользование».
