Том 70, № 5 (2024)

Рассмотрена одномерная нелинейная задача о параметрической генерации низкочастотного излучения в случае импульсного высокочастотного начального возбуждения, способного образовать ударные фронты в профиле волны. Развит численный алгоритм решения уравнения Бюргерса во временном представлении с использованием удароулавливающей схемы типа Годунова. Рассмотрены примеры распространения модельных частотно-модулированных сигналов с различной формой огибающей при различном соотношении нелинейных и диссипативных эффектов, ограничивающих длину взаимодействия волн накачки. Приводятся примеры эволюции профилей и спектров сигналов при самодемодуляции высокочастотного сигнала накачки, которая проявляется на меньших расстояниях при сильном проявлении нелинейных эффектов за счет дополнительного затухания энергии волны на образующихся ударных фронтах. Показано, что эффективность генерации низкочастотного излучения в ударноволновых режимах увеличивается.

Теоретически исследовано распространение щелевых сдвиговых волн в квазисимметричной структуре пьезоэлектриков класса симметрии 4mm. Было показано, что учет неодинакового уровня потерь и усиления в пьезоэлектриках приводит в спектре сдвиговых волн либо к пересечению, либо к касанию, либо к сближению двух мод в точке их вырождения (особой точке). Установлено, что пересечение спектров мод происходит только в случае равных значений потерь и усиления (PT-симметричная структура). Исходя из этого, делается вывод, что по характеру спектров вблизи особой точки можно определять уровень дисбаланса усиления и потерь в пьезоэлектрических волноводах. Как и в случае чисто PT-симметричной структуры, частотная зависимость амплитуды в исключительной точке квази PT-симметричной структуры (при достаточно небольшой разнице в уровнях потерь и усиления) обладает очень узким пиком, что открывает возможность создания сверхчувствительных датчиков на их основе. Таким образом, продемонстрировано, что даже при неодинаковых уровнях потерь и усиления в пьезоэлектриках (квази PT-симметричная структура) можно получить структуру, обладающую всеми свойствами PT-симметричной структуры.

Рассматривается возможность использования неразрушающего спектрально-акустического метода количественного контроля пористости образцов из стали Х12МФ, полученных методом горячего изостатического прессования. Приведены результаты исследований образцов, полученных на различных этапах горячего изостатического прессования в диапазоне остаточной пористости от 0% до 9%. Методика контроля строится на основе анализа параметров акустического структурного шума. Проанализированы различные методики измерения параметров структурных шумов с точки зрения чувствительности и погрешности измерений используемых информативных параметров структурного шума. Предложены уточненные расчетные алгоритмы определения параметров структурных шумов, приведены результаты их экспериментальной проверки. Полученные результаты могут послужить основой для разработки инженерной методики оценки степени пористости материала деталей и конструктивных элементов, полученных методом горячего изостатического прессования, в условиях эксплуатации.

Изучается эффект боковой асимметрии диаграммы направленности излучения воздушного винта, установленного вблизи крыла. В рамках упрощенной теоретической модели шума нагрузки винта и его экранирования полуплоскостью, а также с помощью численного моделирования взаимодействия винта с плоской конечной пластиной показано, что при близком расположении винта и рассеивающей поверхности проявляется существенная боковая асимметрия излучения тонального шума винта в дальнем поле. Механизм данного эффекта, сопровождающего симметричную звуковую направленность самого винта и симметрию рассеивателя (крыла), связан со сфазированным суммированием звукового поля, излучаемого непосредственно винтом, и вторичного звукового поля, генерируемого на поверхности крыла из-за рассеяния возмущений (преимущественно — гидродинамических), создаваемых винтом на передней кромке крыла. Таким образом, проведенное исследование продемонстрировало, что наличие боковой асимметрии диаграммы направленности излучения шума, присущее винтовым самолетам, является следствием взаимодействия винтов и близкорасположенных крыльев.

Предложен метод быстрой оценки характеристик звукового удара от сверхзвукового пассажирского самолета в условиях стандартной атмосферы. Кусочно-линейная зависимость профиля температуры и отсутствие атмосферного ветра позволяют полностью свести задачу о геометрии распространения волн звукового удара к алгебраическому виду. Для акустического давления сформулировано точное решение на основе подхода нелинейной геометрической акустики. Проведен анализ зависимости геометрии распространения волн звукового удара от параметров крейсерского полета сверхзвукового пассажирского самолета. В условиях третьего семинара SBPW (Sonic Boom Prediction Workshop) 2020 произведен расчет эпюр избыточного давления на земле от демонстратора X-59.

Представлены результаты анализа экспериментальных данных, позволяющие выявить поведение параметров колебания конструкции при изменении амплитуды акустического давления с помощью введенного в рассмотрение понятия проводимости акустической вибрации. Подтверждается нелинейное поведение вибрационного отклика конструкции разных отсеков ракеты и сегмента панели при нагружении их полем акустического давления. Обнаружены общие закономерности нелинейности, в частности, показано, что проводимость имеет тенденцию к понижению при росте акустической нагрузки, близкую в основном к степенной функции.

Представлены результаты экспериментов по оценке субъективных показателей акустической заметности приближающегося с постоянной скоростью транспортного средства. Субъективные показатели заметности определялись экспертами как расстояние между транспортным средством и экспертом в тот момент, когда эксперт услышал (зафиксировал) звук приближающегося автомобиля, а также как время подъезда автомобиля к эксперту в этот момент. Субъективные показатели заметности сопоставляются с измеренными по методике из правил ООН № 138 объективными параметрами шума от автомобиля — уровнем звукового давления, его частотной характеристикой, а также уровнем звука. Исследование представляется актуальным в связи с проблемой безопасности движения электрифицированных транспортных средств, обладающих малой шумностью, к которым относятся, в частности, электромобили, электроскутеры и электросамокаты. Приведены первые результаты исследования проблемы увеличения заметности для пешеходов малошумных транспортных средств без нанесения ущерба акустической экологии городов и пригородов.

Свойства речевого взрыва смычки исследуются на материале базы данных 39 дикторов, содержащей однозначные и многозначные числительные с параллельной записью сигналов на телефонную трубку и направленный микрофон. Детектирование речевого взрыва выполняется кратковременным и долговременным детектором спектрально-временных неоднородностей, а также детектором меры сходства собственных функций спектра взрыва согласных и текущего спектра речевого взрыва. Вероятность присутствия звонкой или глухой смычки оценивается в пространствах амплитудного спектра и спектра групповой задержки по отношению энергии в области высоких и низких частот. Место артикуляции заднеязычного согласного влияет на распределения вероятности длительности интервала между началом речевого взрыва и началом гласного, частоты пика с максимальной амплитудой в высокочастотной области, отношения энергии в области высоких и низких частот спектра речевого взрыва, а также меры сходства собственных функций спектра взрыва согласного и текущего спектра речевого взрыва.

Приводится актуальное состояние Архива «Акустического журнала» с описанием его англоязычной части. Обсуждаются перспективы развития Архива в связи с расхождением наполнения журнала с его англоязычным вариантом «Acoustical Physics». Комментируется получившее распространение направление в доступе к научной литературе «Open Access».