Ученые Пермского Политеха разработали подход для диагностики авиационного шума

В современном мире широко применяются микрофонные решетки для визуализации источников шума различного характера, в том числе и в сфере авиационной акустики. С точки зрения акустического излучения современный самолет – это очень сложный объект. Авиационный шум на местности регулируется жесткими требованиями, что заставляет авиапроизводителей непрерывно совершенствовать методы его диагностики и искать способы для его снижения. Именно для идентификации отдельных источников шума самолета или его элементов применяются методы локализации, основанные на использовании микрофонных решеток. Ученые Пермского Политеха создали специальные алгоритмы локализации для источников звука, имеющих дипольный характер.

Исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации программы деятельности научно-образовательного центра мирового уровня «Рациональное недропользование».

Подробнее ознакомиться с работой ученых можно в «Акустическом журнале».

Для разработки эффективных средств подавления шума необходимо иметь 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. Обычно, в основе алгоритма обработки лежит предположение о монопольности 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 решетки к дипольной модели излучения, в основе которого 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 использованном 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, – рассказывают кандидаты технических наук Пермского Политеха, научные сотрудники «Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа» Виктор Ершов и Игорь Храмцов (на фотографии).