О возможности трехмерной локализации источников шума обтекания элементов планера самолета с помощью последовательных несинхронных измерений микрофонной решеткой

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлен результат применения разработанного ранее метода трехмерной локализации акустических источников по данным несинхронных измерений многомикрофонной решеткой из различных положений, адаптированного под источники дипольного типа, характерные для шума обтекания элементов планера. Работа состоит из двух частей. В первой проведена верификация разработанного метода на примере локализации тестовых дипольных источников. Рассмотрены источники, имеющие различную ориентацию дипольного момента по отношению к граням микрофонной решетки. На основании полученных результатов локализации тестовых источников показано, что двугранная решетка, грани которой параллельны дипольному моменту источника, позволяет производить более точную идентификацию дипольного источника в трехмерном пространстве по сравнению с общим случаем. Во второй части работы метод применен для построения объемных карт локализации источников шума обтекания маломасштабной модели сегмента механизированного крыла с имитацией выпущенного шасси, имеющей сложную структуру дипольных источников различной амплитуды и направленности. Проведен анализ полученных объемных карт локализации в различных частотных полосах путем сравнения такой локализации с тестовыми случаями и показана возможность локализации исследуемых источников.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. П. Бычков

ФАУ ЦАГИ

Автор, ответственный за переписку.
Email: oleg.bychkov@tsagi.ru

Научно-исследовательский Московский комплекс ЦАГИ

Россия, Москва

М. А. Демьянов

ФАУ ЦАГИ

Email: oleg.bychkov@tsagi.ru

Научно-исследовательский Московский комплекс ЦАГИ

Россия, Москва

Список литературы

  1. Michel U. History of acoustic beamforming // 1st Berlin Beamforming Conference. 2006.
  2. Christensen J.J., Hald J. Beamforming — technical review no.1. Brüel & Kjaer, Technical Review 1–2004, 2004.
  3. Johnson D.H., Dudgeon D.E. Array Signal Processing, Concepts and Techniques, P T R Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1993.
  4. Dolph C.L. A current distribution of broadside arrays which optimizes the relationship between beam width and sidelobe level // Inst. Radio Eng. 1946. Т. 34. С. 335–348.
  5. Бардышев В.И. Горизонтальная приемная случайная антенная решетка, согласованная с гидроакустическим волноводом // Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 5. С. 610–613.
  6. Yardibi T., Bahr C., Zawodny N.S., Liu F., Cattafesta III L.N., and Lik J. Uncertainty Analysis of the Standard Delay-and-Sum Beamformer and Array Calibration // AIAA 2009-3120.
  7. Глебова Г.М., Аверьянов А.В., Кузнецов Г.Н. Экспериментальное исследование характеристик направленности векторно-скалярной антенны // Акуст. журн. 2011. Т. 57. № 5. С. 681–694.
  8. Клячкин В.И. Статистический анализ векторно-фазовых характеристик акустических полей и алгоритмы их регистрации // Акуст. журн. 2004. Т. 50. № 4. С. 516–523.
  9. Белова Н.И., Кузнецов Г.Н. Сравнение однонаправленного приема сигналов в волноводе с использованием линейных векторно-скалярных и комбинированных антенн // Акуст. журн. 2013. Т. 59. № 2. С. 255–267.
  10. Белова Н.И., Кузнецов Г.Н., Степанов А.Н. Экспериментальное исследование интерференционной и фазовой структуры потока мощности от локальных источников в мелком море // Акуст. журн. 2016. Т. 62. № 3. С. 318–329.
  11. Михайлов С.Г. Пеленгование векторно-скалярным приемником в поле анизотропной помехи // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 2. С. 170–180.
  12. Yang Y., Chu Z., Shen L., Xu Z. Functional delay and sum beamforming for three-dimensional acoustic source identification with solid spherical arrays // J. Sound Vib. 2016. V. 373. P. 340–359.
  13. Sarradj E. Three-dimensional acoustic source mapping with different beamforming steering vector formulations // Advances in Acoustics and Vibration. 2012. 292695.
  14. Yu L., Guo Q., Chu N., Wang R. Achieving 3D Beamforming by Non-Synchronous Microphone Array Measurements // Sensors. 2020. V. 20. 7308.
  15. Porteous R., Prime Z., Doolan C., Moreau D., Valeau V. Three-dimensional beamforming of dipolar aeroacoustic sources // J. Sound Vibr. 2015. V. 355. P. 117–134.
  16. Бычков О.П., Демьянов М.А. Обобщение стандартного алгоритма “бимформинг” для идентификации акустических источников с помощью несинхронных измерений микрофонной решеткой // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 2. С. 162–172.
  17. Curle N. The Influence of Solid Boundaries on Aerodynamic Sound // Proc. Roy. Soc. London. Ser. A 231. No. 1187. P. 505.
  18. Бычков О.П., Демьянов М.А., Фараносов Г.А. Локализация дипольных источников шума плоскими микрофонными решетками // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 5. С. 675–687.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Конфигурации многогранной микрофонной решетки: (a) — двугранная микрофонная решетка; (б) — трехгранная микрофонная решетка

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Локализация z-дипольного тестового источника, динамический диапазон 2 дБ: (а) — монопольная функция источников; (б) — z-дипольная функция источников. Верхние рисунки — синхронная обработка данных, нижние рисунки — асинхронная обработка данных. Двугранная микрофонная решетка. Черная точка обозначает расположение тестового источника

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Локализация x-дипольного тестового источника, динамический диапазон 2 дБ: (а) — монопольная функция источников; (б) — x-дипольная функция источников. Верхние рисунки — синхронная обработка данных, нижние рисунки — асинхронная обработка данных. Двугранная микрофонная решетка. Черная точка обозначает расположение тестового источника

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Локализация (a) — z-дипольного и (б) — х-дипольного тестовых источников, динамический диапазон 2 дБ с соответствующей дипольной функцией источников. Трехгранная микрофонная решетка, асинхронные измерения. Черная точка обозначает расположение тестового источника

Скачать (1016KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Экспериментальное исследование шума обтекания элемента консоли крыла в АК-2 ЦАГИ: (а) — решетка микрофонов сбоку, положение 1; (б) — решетка микрофонов сверху, положение 2; (в, г) — схема эксперимента с примерным положением известных дипольных источников шума, вид сверху и спереди. Конфигурация 1 (табл. 1).

Скачать (6MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Спектральные уровни звукового давления, осредненные по микрофонам (а) — решетки сбоку (положение 1); (б) — решетки сверху (положение 2); (в) — решеткам в обоих положениях. Результаты для конфигурации 1 отображены черным цветом, конфигурации 2 — красным цветом, и конфигурации 3 — синим цветом. Ширина полосы 200 Гц

Скачать (580KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Результаты локализации дипольных источников для случая конфигурации 3: (а) — локализация у-диполя на частоте floc = 1 кГц; (б) — y-диполя, floc = 3 кГц; (в) — х-диполя, floc = 5 кГц. Динамический диапазон 2 дБ. На рисунках также представлены максимальные уровни SPLmax локализуемых источников (амплитуда источника на расстоянии 1 м в шкале дБ).

Скачать (1MB)
Метаданные
9. Рис. 8. Результаты локализации дипольных источников для случая конфигурации 2: (а) — локализация x-диполя на частоте floc = 2 кГц; (б) — х-диполя, floc = 3 кГц; (в) — х-диполя, floc = 5 кГц. Динамический диапазон 2 дБ.

Скачать (1MB)
Метаданные
10. Рис. 9. Результаты локализации дипольных источников для случая конфигурации 1: (а) — локализация y-диполя на частоте floc = 1 кГц; (б) — y-диполя, floc = 3 кГц; (в) — х-диполя, floc = 3 кГц; (г) — х-диполя, floc = 5 кГц. Динамический диапазон 2 дБ

Скачать (2MB)
Метаданные
11. Рис. П1. Результаты локализации монопольных источников для случая конфигурации 3 на различных частотах: (а) — floc = 1 кГц; (б) — floc = 3 кГц; (в) — floc = 5 кГц. Динамический диапазон 2 дБ

Скачать (1MB)
Метаданные
12. Рис. П2. Результаты локализации монопольных источников для случая конфигурации 2 на различных частотах: (а) — floc = 2 кГц; (б) — floc = 3 кГц; (в) — floc = 5 кГц. Динамический диапазон 2 дБ

Скачать (1MB)
Метаданные
13. Рис. П3. Результаты локализации монопольных источников для случая конфигурации 1 на различных частотах: (а) — floc = 1 кГц; (б) — floc = 3 кГц; (в) — floc = 5 кГц. Динамический диапазон 2 дБ

Скачать (1MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025