Метод расширения частотного диапазона генераторов звука для прочностных акустических испытаний

При определении ресурса современных летательных аппаратов необходимо учитывать воздействие на конструкцию интенсивных пульсаций звукового давления — шума, создаваемого работой двигателей, турбулентности воздушной среды, изменения режимов полета и т.д. Поэтому в наземных условиях в специальных реверберационных камерах проводят испытания на акустическую прочность и усталость. В процессе проведения этих испытаний следует создать определенную спектральную плотность звукового давления, воздействующего на исследуемую конструкцию согласно утвержденным нормам. Для получения необходимого силового воздействия на конструкцию используют три типа звуковых генераторов — низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные, каждый из которых должен создавать сигналы с требуемой спектральной плотностью и постоянной амплитудой шумового воздействия в своем диапазоне частот. В настоящее время ведется разработка высокочастотного генератора звука в диапазоне частот 600 – 2000 Гц. Цель данной работы — конструктивное совершенствование подвижного элемента клапанного узла в целях увеличения электромагнитной силы, движущей затвор клапанного узла модулятора потока газа, минимизации электромагнитных сил сопротивления движению, а также уменьшения массы подвижного элемента. Увеличение электромагнитной движущей силы достигнуто за счет применения двух электромагнитных движителей. В работе предложены конструктивные изменения, которые позволили снизить электромагнитные силы сопротивления (силы Лоренца, силы Фуко), а также уменьшить массу подвижной части клапанного узла (затвора). Данная задача решена посредством перфорации затвора в тех его частях, которые находятся в зазорах магнитопроводов электромагнитных движителей.

1. Николаев В. С., Каурова Н. Ф. Установки для испытаний на акустическую прочность: обзор. — М.: ЦАГИ, БНТИ, 1968. Вып. № 565. — 254 с.

2. Авиационные правила. Часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории / Межгосударственный авиационный комитет. — М.: ОАО «Авиаиздат», 2009. — 266 с.

3. Николаев В. С., Каурова Н. Ф. Испытания на акустическую прочность в реверберационных камерах и каналах бегущей волны. Обзор № 610. — М.: Издательский отдел ЦАГИ, 1982. — 183 с.

4. Пат. 2040043. Российская Федерация. МКИ G10К7/00. Генератор звука / Тарчевский Е. П., Миодушевский П. В.; заявитель и патентообладатель ЦАГИ. — № 93027581/10; заявл. 13.05.93; опубл. 20.07.95. Бюл. № 10.

5. А. с. 917193 СССР, МКИ G10K7/06. Устройство для создания акустических волн / Васильев А. В., Ревнивцев В. С., Маслов Е. Н. (СССР). — № 2909113/18-10; заявл. 11.04.80; опубл. 30.03.82. Бюл. № 12.

6. Пат. SU 1651320, МКИ G10К7/06. Электропневматический генератор звука / Обер В. П., Коленников А. И., Патрикеев Л. И., и др.; заявитель и патентообладатель ЦАГИ. — № 4489994/10; заявл. 24.10.88; опубл. 23.05.91. Бюл. № 19.

7. Пат. RU 2040043, МКИ G10К7/06. Генератор звука / Миодушевский П. В., Тарчевский Е. П., заявитель и патентообладатель ЦАГИ. — № 93027581/10; заявл. 13.05.93; опубл. 20.07.95. Бюл. № 10.

8. Hughes W. O., McNelis M. E., Harman A. D., and McNelis A. M. The Development of the Acoustic Design of NASA Glenn Research Center’s New Reverberant Acoustic Test Facility / NASA Glenn Research Center. — Cleveland, OH, 2011. — 344 p.

9. Hughes W. O., McNelis M. E., Harman A. D., and McNelis A. M. The Testing Behind the Test Facility: The Acoustic Design of the NASA Glenn Research Center’s World-Class Reverberant Acoustic Test Facility. Glenn Research Center, Cleveland, Ohio, October, 2010. P. 2.

10. Stevens C. L. Measurement of Acoustic Power of High Intensity Sound Sources / J. Environm. Sci. 1976. Vol. 1 – 11. N 1. P. 7 – 74.

11. Spottswood M. S., Eason T. G., Chona R. A structural perspective on the challenges associated with analyzing a reusable hypersonic platform / Rasd 2013. 11 International Conference, 1 – 3 July, 2013, Pisa.

12. http://www.sereme.com (дата обращения: 21.04.2023).

13. Галеев А. Г., Захаров Ю. В., Макаров В. П., Родченко В. В. Проектирование испытательных стендов для экспериментальной отработки объектов ракетно-космической техники. — М.: Издательство МАИ, 2014 — 283 с.

14. Пат. 2707587. Российская Федерация. МПК G10K7/06 (2006.01). Способ генерации звука для испытаний конструкций и устройство для его реализации / Стерлин А. Я., Фурман А. В., Ким С. К., Куценко С. А.; заявитель и патентообладатель ЦАГИ. — № 2018142903; заявл. 05.12.2018; опубл. 28.11.2019. Бюл. № 34.

15. Пат. 2696946. Российская Федерация. МПК G10K7/06 (2006.01). Электропневматический генератор звука / Стерлин А. Я., Фурман А. В., Ким С. К., Зверев Н. В., заявитель и патентообладатель ЦАГИ. — № 2018142901; заявл. 05.12.2018, опубл. 07.08.2019. Бюл. № 22.

16. Пат. 2742283. Российская Федерация. МПК G10K7/06 (2006.01). Модулятор потока газа / Стерлин А. Я., Фурман А. В.; заявитель и патентообладатель ЦАГИ. — № 2020120957; заявл. 25.06.2020; опубл. 04.02.2021. Бюл. № 4.

17. Стерлин А. Я., Фурман А. В., Ким С. К., Куценко С. А. Разработка высокочастотного генератора звука для акустических испытаний авиационных конструкций: Модели и методы аэродинамики / Международная школа-семинар. Евпатория, 4 – 11 июня 2019 г. — 148 с.

18. Стрелин А. Я. Принцип построения высокочастотных модуляторов звука для акустических испытаний на прочность и ресурс летательных аппаратов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Т. 86. № 11. С. 60 – 66. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-11-60-66

19. Стерлин А. Я. Метод построения генератора звука для акустических испытаний на прочность механических конструкций / Ученые записки ЦАГИ. 2022. Т. LIII. № 4. С. 62 – 68.