«Предисловие [к дополнительному выпуску "Акустического журнала" № 5S 2024 года]» с. 2

В данном выпуске представлены аннотации докладов Всероссийской научной конференции “XXXVI сессии Российского акустического общества”. Всероссийская политематическая научная конференция “XXХVI сессия Российского акустического общества” с успехом состоялась в Москве в октябре 2024 г. На конференции были рассмотрены современные проблемы развития акустики, в частности в области физической акустики, нелинейной акустики, оптоакустики, акустики океана, геоакустики, акустических метаматериалов, архитектурной и строительной акустики, атмосферной акустики, биоакустики и медицинских приложений акустических методов, акустики речи, ультразвуковых технологий, при распространении и дифракции волн, аэроакустики, акустоэлектроники, музыкальной акустики и шумов и вибраций. В научную программу конференции были включены более 180 докладов и приняли участие более 150 ученых, которые представили свои доклады во всех областях акустики. В конференции приняли участие ученые и специалисты из более 50 научных учреждений, предприятий и университетов из более чем 15 городов России. Представленные в докладах результаты относятся как к фундаментальным, так и к прикладным исследованиям и техническим разработкам, связаны с развитием акустических технологий. Многие доклады представлены на конференции как ведущими российскими специалистами, так и значительная часть результатов получена с участием молодых ученых, более 70 докладов представлено на конференции молодыми специалистами и аспирантами. Активное участие научной молодежи в конференции указывает на перспективы дальнейшего развития представленных исследований и разработок. В сборник трудов конференции включены 180 докладов. Разнообразие тематики и высокий научный уровень представленных материалов свидетельствуют о том, что работы отечественных специалистов в области акустики развиваются весьма успешно и по многим из направлений они сохраняют передовые позиции.

Есипов И.Б. «Новые методы акустического зондирования неоднородной морской среды на принципах нелинейной акустики» с. 3

Приводятся сведения о дальнем распространении акустического сигнала параметрической антенны на дистанциях до 1000 км. Обсуждается выбор оптимальных характеристик параметрической антенны, при которых достигается максимальная эффективность преобразования излучения высокочастотной накачки в низкочастотный сигнал. Приводятся данные эксперимента об особенностях распространения широкополосного сигнала параметрической антенны в мелководном морском волноводе. Показано, что частотная дисперсия скорости распространения звука в морском волноводе приводит к компрессии широкополосного одномодового сигнала. Такая компрессия приводит к росту эффективности зондирования морской среды на протяженных трассах. Обсуждается возможность ветвистого распространения направленного акустического излучения в неоднородной среде. Показано, что роль нелинейных методов в акустике возрастает при дальнем распространении низкочастотных сигналов.

Хохлова В.А. «Высокоинтенсивный фокусированный ультразвук в медицине: новые физические подходы и клинические приложения» с. 3

В последние два десятилетия одним из наиболее успешных приложений физической акустики стало использование мощного ультразвука в терапии и неинвазивной хирургии. Согласно данным Фонда фокусированного ультразвука (https://www.fusfoundation.org), в настоящее время акустические волны высокой интенсивности используются более чем в 160 клинических приложениях; свыше 100 компаний производят соответствующее медицинское оборудование; с использованием ультразвуковых методов пролечивается более 100 тысяч пациентов в год. Фокусированный ультразвук высокой интенсивности (HIFU – High Intensity Focused Ultrasound) используется как для терапевтического воздействия, так и для разрушения нежелательных биологических тканей. Представлен обзор современных клинических приложений HIFU в нейрохирургии, урологии, кардиологии, гастроэнтерологии, офтальмологии и иммунологии. Приводятся примеры разработанных излучателей с параметрами, оптимизированными к конкретным приложениям, рассматриваются новые подходы к метрологии полей HIFU-установок, особенности планирования облучения и акустической визуализации области воздействия. Обсуждаются методы компенсации аберраций в таких приложениях HIFU как облучение абдоминальных органов и нейрохирургия через невскрытый череп. Отмечается быстрое развитие методов механического разрушения тканей (гистотрипсии) с использованием нелинейных импульсно-периодических режимов HIFU-облучения, позволяющих создавать ударно-волновые поля в фокусе. Помимо разрушения биотканей, указанные режимы способны вызывать дополнительные полезные биоэффекты, например, усиление выделения специфических биомаркеров и повышение иммунного отклика при онкологических заболеваниях.

Егерев С.В. «Акустические проекты в формате citizen science. Новые тенденции» с. 4

Наука граждан (англ. citizen science, CS) – организационная форма научных исследований с привлечением учеными-профессионалами добровольцев-любителей (неспециалистов), поставляющих, обрабатывающих или интерпретирующих массивы данных. Участие широкой общественности в децентрализованных или распределенных исследовательских проектах становится все более распространенным. Дается сравнительный анализ организационных характеристик, а также технических средств наиболее известных акустических CS проектов: SONYC, Noise Maps (шумометрия в городских условиях); eBird (мониторинг пения птиц); Bat Detective (звуколокация у летучих мышей); Whale FM, Project CETI (коммуникация морских млекопитающих) и других. Быстрое развитие CS проектов cвязано с всё возрастающей ролью информационно-коммуникационных технологий. Так, CS проекты с “акустическим содержанием” часто пересекаются с проектами кооперативного зондирования. В свою очередь, эти проекты предполагают использование добровольцами смартфонов и других технических средств для регистрации и обработки акустических сигналов. Приводится обзор программной оснащенности проектов, в частности, анализируются образцы соответствующего мобильного программного обеспечения: SPLnFFT, Decibel X, Noise Hunter, Sound Meter, Noise Meter и других. Показано современное место акустических CS проектов среди распределенных проектов в других направлениях, дается прогноз распространения практики добровольческих исследований в современных условиях.

Закиров М.Н., Куличков С.Н., Семенов В.А., Чуличков А.И., Мишенин А.А., Попов О.Е., Чунчузов И.П., Цыбульская Н.Д. «Методы распознавания образов и нейросети для классификации источников акустических сигналов» с. 4

Предложена и обучена нейронная сеть для классификации типов источников инфразвука на десять классов. Модель успешно справляется с классификацией данных на тестовом наборе данных. Приведены графики функции потерь и точности от номера эпохи обучения нейросети для обучающей, валидационной и тестовой выборок. Построен график F1-меры как объективного показателя качества работы при несбалансированной выборке. Показана матрица неточностей для тестовой выборки. Обучение модели с использованием графических процессоров выполняется достаточно быстро. Модель можно масштабировать для распознавания любого количества объектов и применить в системах оперативного акустического мониторинга территорий.

Диденкулов И.Н., Коротин П.И., Лучинин А.Г., Малеханов А.И. «Феномен Виталия Анатольевича Зверева (к 100 летию со дня рождения)» с. 4

Виталию Анатольевичу Звереву – выдающемуся ученому в области акустики и радиофизики, члену-корреспонденту РАН, лауреату Государственной премии СССР в области науки и техники, 3 ноября 2024 г. исполнилось бы 100 лет. Он ушел из жизни 6 марта 2024 года, немного не дожив до этой знаменательной даты. Наиболее характерной чертой научного стиля Виталия Анатольевича был его нестандартный изобретательский подход в решении тех задач, которые в разные годы оказывались среди наиболее актуальных и важных с практической точки зрения.

Максимов Г.А., Корольков З.А., Коновалов В.Н., Ларичев В.А., Лесонен Д.Н., Смирнов В.А. «Интегрированная навигационная система для морской 3D сейсморазведки с использованием буксируемых сейсмокос» с. 5

При разведке, обустройстве и эксплуатации шельфовых месторождений широко применяются сейсмоакустические исследования, в настоящее время не имеющие альтернативы по точности результатов и производительности работ данными методами. Последние десятилетия развития в этом направлении привели к созданию (зарубежных) высокоэффективных систем, основанных на использовании буксируемых сейсмокос, пневмопушек, параванов и концевых буев, акустических систем позиционирования, навесных модулей управления по глубине и латерали, систем спутниковой навигации и радиосвязи. Все эти системы должны работать в единой связке под управлением интегрированной навигационной системы, чтобы обеспечить эффективное применение комплекса морской 3D сейсморазведки на основе буксируемых сейсмокос. Представлена информация о разрабатываемой в АО “АКИН” интегрированной навигационной системы “Инавсис”, а также о комплексе акустического оборудования, применяемого для позиционирования и управления системой наблюдения в виде параллельно буксируемых сейсмокос, которая используется в морских 3D сейсмических работах на шельфе.

Переселков С.А., Кузькин В.М., Матвиенко Ю.В., Ткаченко С.А., Косенко И.М. «Голографический метод обработки высокочастотных гидроакустических сигналов в мелком море (теория и эксперимент)» с. 5-6

Разработан метод голографической обработки сигналов для одного векторно-скалярного приёмника в высокочастотном диапазоне в мелком море. Цель данной статьи – представить результаты теоретического анализа, численного моделирования и экспериментальной проверки голографической обработки сигналов с использованием векторно-скалярного приемника для источника шума. Разработанный метод основан на формировании 2D-интерферограмм и 2D-голограмм источника шума в мелководном волноводе. В работе рассмотрены 2D-интерферограммы и 2D-голограммы для различных каналов векторно-скалярного приемника: звукового давления P и колебательной скорости V_x и V_y. Показано, что 2D-интерферограмма для сигналов векторно-скалярного приемника представляет собой совокупность квазипараллельных интерференционных полос, соответствующих интерференционным минимумам и максимумам звукового поля. При движении источника шума интерференционные полосы наклоняются в зависимости от направления движения источника. В результате 2D-голограмма содержит фокальные пятна, расположенные на прямой линии, а угловое распределение голограммы имеет ярко выраженное экстремальное значение. В статье показано, что голографическая обработка сигналов векторно-скалярного приемника позволяет обнаруживать источник, оценивать пеленг источника и отфильтровывать полезный сигнал от шума акватории, увеличивая выходное отношение сигнал/шум. Результаты обнаружения источника, оценки направления источника и фильтрации шума представлены в рамках обработки экспериментальных данных и численного моделирования. В работе представлены результаты высокочастотного эксперимента по обнаружению и определению пеленга малогабаритного шумового подводного источника звука – автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА). Эксперимент проводился в мелководной акватории. Прием шумоизлучения источника осуществлялся тремя одиночными векторно-скалярными приемниками, расположенными на дне. С применением голографической обработки выполнены обнаружение и определение пеленга движущегося подводного источника.

Григорьев В.А. «Флуктуации звука, вызванные движением солитонов внутренних волн в эксперименте ASIAEX» с. 6

Рассматривается один из эпизодов эксперимента ASIAEX 2001 (Южно-Китайское море), в котором на стационарной акустической трассе длиной 32 км в течение 6 часов двигался солитон внутренних волн и наблюдались связанные с этим флуктуации интенсивности низкочастотного (224 Гц) звука. По мере движения солитона вдоль трассы монотонно менялись глубина моря (от 350 до 120 м), скорость солитона (от 2 до 1 м/с) и его амплитуда (от 120 до 55 м), но доминирующая частота флуктуаций оставалась приблизительно постоянной и равной 1.5 ц/ч. В работе анализируются причины данного явления. Для этого солитон рассматривается в рамках двухслойной модели водной среды, а распространение звука – в рамках модовой и лучевой теорий. Согласно лучевой теории, доминирующая частота флуктуаций определяется отношением скорости солитона к циклу луча, ответственному за доминирующие флуктуации. В модовой теории получено аналогичное выражение, где роль цикла луча играет комбинация пространственных периодов биения нескольких пар мод. Показано, что при изменении глубины моря скорость солитона и цикл луча изменяются практически пропорционально, в результате чего доминирующая частота флуктуаций остается постоянной. Описанное явление может иметь универсальный характер и не ограничиваться акваторией ASIAEX. Постоянство доминирующей частоты позволяет определить переменную скорость солитона как функцию времени или расстояния, что успешно продемонстрировано в работе и может быть использовано для акустического мониторинга солитонов

Луньков А.А., Григорьев В.А., Сидоров Д.Д., Шерменева М.А. «Модовая структура широкополосного звукового поля в неоднородных мелководных волноводах» с. 6-7

Рассмотрена модовая структура низкочастотного звукового поля в широкой полосе частот в волноводах с сосредоточенными и распределенными неоднородностями. Под сосредоточенными понимаются неоднородности, вызывающие взаимодействие мод, под распределенными – адиабатические изменения. В приближении однократного рассеяния получено аналитическое выражение, описывающие частотную зависимость амплитуды первой волноводной моды в таких волноводах. Оно представляет собой суперпозицию плавной функции, обусловленной частотной зависимостью коэффициента затухания моды и адиабатическими возмущениями, и набора осциллирующих функций частоты. Каждая осциллирующая функция отвечает взаимодействию конкретной пары мод (первой моды со второй, третьей и т.д.) на одной сосредоточенной неоднородности. Важно, что период осцилляций в частотной области оказывается обратно пропорциональным расстоянию от источника звука до неоднородности. Проведено прямое численное моделирование широкополосных звуковых полей в волноводах с различными возмущениями: локально поднятие дна, солитон внутренних волн, ледовый киль, водоподобный участок дна, искусственный объект, которое продемонстрировало осциллирующий характер модовых амплитуд после прохождения неоднородной области. Предложен метод оценки положения сосредоточенных неоднородностей на акустической трассе по периоду осцилляций, основанный на кепстральной обработке амплитуды первой моды с предварительной деформацией частотной оси. Проведен анализ помехоустойчивости предлагаемого метода и возможности его реализации с помощью одиночных приемников и развитых вертикальных антенн.

Сидоров Д.Д., Боджона С.Д., Луньков А.А., Петников В.Г. «Формирование акустических полей локальными и распределенными источниками шума в мелком море с неоднородным дном» с. 7

В рамках численных экспериментов изучены характеристики акустических полей, создаваемых как распределенными, так и локальными приповерхностными шумовыми источниками в мелководных акваториях с трехмерно неоднородной структурой дна, включающей водоподобные области. Предполагалось, что источники первого типа связаны с шумами ветрового волнения, источник второго типа – с шумом судна. Условия распространения звука соответствовали одному из районов Карского моря со средней глубиной около 30 м. Методом широкоугольного параболического уравнения проведены модельные статистические оценки следующих характеристик шума ветрового волнения и их пространственной изменчивости: вертикальное распределение интенсивности, модовый состав, направленность в вертикальной и горизонтальной плоскости. Для шума судна получены зависимости от расстояния и азимутального угла в различных точках акватории. Показано, что шумовое поле судна является гораздо более чувствительным к неоднородностям дна, чем шум ветрового волнения, что наиболее ярко проявляется в области водоподобных осадков. Обнаружено, что на низких частотах (ниже 100 Гц) уровень шума судна, фиксируемый на некотором расстоянии, линейно зависит от протяженности водоподобной области. Предложена методика локализации и оценки протяженности водоподобных участков дна по шуму движущегося судна, записываемого на стационарную вертикальную антенну.

Петров П.С., Захаренко А.Д., Гудименко А.И., Заворохин Г.Л., Мацковский А.А. «Модовая структура в волноводе Пекериса–Эйри и его обобщениях» с. 7

Рассматривается распространение звука в мелком море, верхний слой дна в котором представляет собой среду Эйри, т.е. характеризуется линейно возрастающим с глубиной квадратом показателя преломления. Обсуждается зависимость коэффициента отражения от такого дна от угла скольжения луча для различных частот. Исследована модовая структура в таком волноводе, предложен эффективный метод интегрирования дисперсионных уравнений, а также рассмотрена возможность применения данного метода при решении задач геоакустической инверсии. Также обсуждается формирование головной волны интерференционного типа в таком волноводе, также известной как головная волна Булдырева.

Щуров В.А. «Структура простого вихря акустической интенсивности» с. 8

Фазовый сдвиг, вызванный дислокацией фазового фронта, составляет величину ±2πn, где n – целое число. При n=1 вихрь, возникающий в когерентном акустическом поле, называем простым. Исследуется структура простого вихря движущегося источника на частоте 88 Гц в мелком море. Экспериментально показано, вихрь возникает при росте интенсивности когерентного поля и является механизмом передачи акустической энергии между двумя областями когерентного поля, причем плотность потенциальной энергии на выходе вихря выше, чем плотность на его входе. Внутри вихря результирующий волновой фронт обращается вокруг центра. В области между центром и седлом движение энергии направлено на источник. Замкнутых линий тока энергии внутри вихря нет. Топологическая устойчивость вихря основана на вращательном моменте импульса, возникающим в результате вращения вектора колебательной скорости частиц среды.

Веденев А.И., Кочетов О.Ю., Луньков А.А., Шуруп А.С., Дмитриев К.В., Преснов Д.А. «Измерения воздушного, гидро и сейсмоакустического шума при движении судна на воздушной подушке по реке Урал в летних и зимних условиях» с. 8

Представлены результаты измерения характеристик воздушного, подводного и сейсмического шума судна на воздушной подушке (СВП) “Каспиан Фалькон” в русле реки Урал. Измерения проводились в период гнездования птиц и хода рыб на нерест весной, в летний период и период зимовки рыб в рыбозимовальных ямах подо льдом. Измерения проводились в экологически чувствительной зоне с обширной орнито- и ихтиофауной в дельте р. Урал. Отличительной особенностью исследований подводного шума было использование приемника колебательной скорости (ПКС) градиентного типа разработки ИОРАН, а также сейсмометров для записи вибраций и сейсмического шума. Необходимость оценки колебательной скорости и вибраций определяется тем, что слух значительной части рыб воспринимает звук не по давлению, а по колебанию частиц среды. Измерения показали, что в весенне-летний период уровни подводного шума СВП заметно ниже, а воздушного существенно выше уровней шума судов с традиционными движителями. В ледовых условиях зарегистрированы вибрации на льду и дне, а также заметный уровень гидроакустического шума из-за растрескивания льда под СВП. Для смягчения воздействия шума СВП на ихтиофауну рекомендован обход рыбозимовальных ям путем частичного смещения трассы СВП на берег вблизи мест зимовки рыб. Также даны рекомендации по оптимальной скорости движения СВП в окрестности мест гнездования птиц.

Горовой С.В. «Сравнительный анализ характеристик сигналов, зарегистрированных с использованием векторного приемника и гидрофонов давления на мелководье» с. 8-9

Описаны результаты сравнительного анализа характеристик низкочастотных гидроакустических шумовых сигналов, одновременно зарегистрированных в прибрежной морской акватории с использованием размещенных вблизи дна ненаправленных приемников и комбинированного приемника, в состав которого входят трехкомпонентный приемник градиента давления инерционного (соколеблющегося) типа и гидрофон давления. Глубина места в районе исследований составляет 6 м, донный грунт – ил, песок. Приведены результаты оценивания динамики изменения со временем взаимных корреляционных функций, огибающих и гистограмм мгновенных значений зарегистрированных сигналов, в том числе при проходе моторной лодки.

Ларичев В.А., Максимов Г.А., Вселенский А.А., Лесонен Д.Н. «Велосиметр для системы акустического позиционирования буксируемых сейсмокос» с. 9

В морской сейсморазведке 3D на шельфе с использованием параллельно буксируемых сейсмокос (сейсмоакустических антенн) необходимым элементом является система акустического позиционирования этих сейсмокос. Она состоит из навесных акустических транспондеров, установленных вдоль сейсмокос, а также из транспондеров, установленных на судне, на начальных и концевых буях, которые, в свою очередь, позиционируются с помощью антенн ГНСС. Акустические измерения совокупности дистанций между узлами сети транспондеров, с привязкой отдельных узлов сети к их пространственному положению позволяют восстановить текущее пространственное положение всех датчиков буксируемых сейсмокос, и тем самым сформировать систему наблюдений. Однако для определения дистанций между транспондерами по задержкам приходов акустических сигналов должна быть известна с необходимой точностью скорость звука в среде распространения, которая в реальных морских условиях обладает существенной изменчивостью. В этой связи в комплект системы акустического позиционирования буксируемых сейсмокос должны быть включены измерители скорости звука (велосиметры), специально разработанные для таких условий применения. Представлена информация о характеристиках велосиметра, разработанного в АО “АКИН” для системы акустического позиционирования буксируемых сейсмокос, и результатах его тестирования.

Смирнов В.А., Максимов Г.А., Григорьев А.Г., Корольков З.А., Коновалов В.Н., Ларичев В.А., Лесонен Д.Н. «Гидроакустическая система навигации судов в акватории порта» с. 9

В АО “АКИН” разработана система гидроакустического позиционирования судов в акватории порта, которая является дублирующей в дополнение к системам спутниковой, радио- и видео-навигации. Система позиционирования состоит из маяков-ответчиков, устанавливаемых на дне акватории, двух судовых антенн, а также судового блока с системой сбора, обработки данных и позиционирования. Работа системы протестирована в акватории порта г. Новороссийск в ходе опытной эксплуатации оборудования в период с июня по декабрь 2023 г. Показано, что полученная точность позиционирования с остаточной невязкой порядка 1 м является достаточной для дублирующей системы гидроакустического позиционирования судов при заходе в порт. Данные позиционирования судна (положение, курс, скорость, эллипс ошибок и пр.) передаются в судовую навигационную систему.

Соловьев В.А. «Автономный многочастотный измеритель обратного акустического рассеяния для исследования звукорассеивающих слоев в морской среде» с. 10

Описывается архитектура нового прибора Aquasound для регистрации обратного акустического рассеяния в водных слоях до глубины 300 м на высоких частотах от 300 кГц до 4 МГц. Приводятся результаты его испытаний, сравниваются данные по обратному акустического рассеянию с термохалинной структурой. Исследование звукорассеивающих слоев методом регистрации высокочастотного обратного акустического рассеяния позволяет исследовать поведение мелких морских организмов, концентрацию твердых взвесей, мелкомасштабную изменчивость морской среды. Aquasound является универсальным прибором с возможностью программирования размера измерительной ячейки и частоты импульсов в широких пределах. Прибор позволяет излучать ультразвуковые импульсы различных частот в воду и записывать амплитуду отраженного сигнала. Функциональная схема Aquasound содержит микроконтроллерный блок управления с АЦП, генератор сигналов, передатчик, коммутатор и блоки согласования сопротивлений преобразователей, пьезоэлектрические преобразователи (трансдюсеры), приемник, детектор. Испытания прибора были проведены в октябре 2022 и 2023 годов в Южном отделении ИО РАН г. Геленджик. Регистрация сигнала производилась Aquasound на частотах 410 кГц и 2 МГц и c помощью прибора Nortek Aquadopp на частоте 2 МГц. По результатам зондирований до глубины 200 м установлено, что Aquasound получал резкое увеличение амплитуды сигнала на двух частотах на глубине соответствующей изопикне 15.6. На этой изопикне регистрируется слой увеличенной концентрации зоопланктона в дневное время. Сигнал с частотой 2МГц, полученный Aquasound, коррелирует с сигналом Nortek Aquadopp.

Львов К.П., Цыбин В.С. «Сравнение формул расчета глубины по давлению и широте» с. 10

Рассмотрены формулы Международного состояния морской воды TEOS-10 (2009 г.), UNESCO (1983 г.), (1981 г.), Leroy (1968, 1998, 2007 гг.). Выводы. Результаты сравнения для мелководья с учетом точности датчиков давления, свидетельствуют, что практически расчеты по разным формулам дают равные результаты.

Клячин Б.И. «Направленность придонного шума океана» с. 11

Низкочастотный шум океана собирается с большой акватории. Его свойства зависят от большого числа особенностей этой акватории. Тем не менее, приповерхностный шум, более всего зависит от особенностей поверхности океана, шум в подводном звуковом канале – от параметров канала. Придонный шум более всего зависит от дна. При этом если первые два (приповерхностный и шум канала) удостоились многолетним и многочисленным исследованиям, – придонный шум почти не обсуждался в научной литературе. Приводятся расчеты направленности придонного шума в большом частотном диапазоне для двух районов глубокого океана. Обсуждаемые направленности сильно зависят от частоты и имеют три характерные особенности. При высоких частотах максимумы направленности вертикальны. При низких частотах максимумы горизонтальны. На средних частотах – максимумы близки направлениям угла полного внутреннего отражения от дна (такое отражение может быть в случае дна без затухания. Но в данной работе рассматривается дно с затуханием.). Подобные качественные особенности придонных шумов наблюдаются и в мелком море. (Естественно, при переходе от глубокого моря к мелкому, частоты, при которых имеются максимумы изменятся.) В наших расчетах – скорость звука в дне больше, чем в океане. Но приводятся и оценки для случая, когда скорость звука в дне меньше, чем в океане.

Вировлянский А.Л., Казарова А.Ю. «Оценка коэффициента отражения звука от дна по изменениям пространственно угловой структуры поля в волноводе с дистанцией» с. 11

Обсуждается метод оценки коэффициента отражения звука от дна подводного волновода по данным измерений поля источника, движущегося в горизонтальном направлении, с помощью неподвижной вертикальной антенны. Для анализа пространственно-угловой структуры регистрируемого антенной поля применяется заимствованный из квантовой теории метод когерентных состояний. Разложение по когерентным состояниям устанавливает связь между лучевым и волновым представлениями поля в волноводе. Оно задает распределение комплексной амплитуды поля тонального источника в плоскости глубина–угол и поля импульсного источника в пространстве глубина–угол–время. Использование данного разложения позволяет построить фильтр для выделения компоненты поля, представляющей вклад заданного узкого пучка лучей. Отношение амплитуд такой компоненты поля до и после отражения от дна дает искомую оценку коэффициента отражения. Эффективность этого подхода протестирована на данных численного моделирования. Приведены результаты его применения для обработки данных озерного эксперимента.

Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. «Когерентность и эффективность пространственной обработки низкочастотных акустических сигналов в мелком море с флуктуирующими параметрами» с. 11-12

Исследуется совместное влияние случайных внутренних волн и развитого ветрового волнения на когерентность и эффективность пространственной обработки узкополосных акустических сигналов в мелком море. Предложена теоретическая модель для корреляционной матрицы многомодового сигнала на апертуре горизонтальной антенной решетки (АР), использующая различие пространственно-временных масштабов флуктуаций акустического поля, обусловленных ветровыми и внутренними волнами. Приведены результаты численного моделирования для волновода летнего типа, закрытого к поверхности. Коэффициент усиления антенны анализируется для трех методов пространственной обработки: метода ФАР, метода оптимальной линейной обработки и метода оптимальной квадратичной обработки. Основное внимание уделяется зависимости коэффициента усиления АР от интенсивности ветрового волнения и расстояния R между источником и антенной. Показано, что несмотря на гидрологию летнего типа, ветровое волнение может оказывать существенное влияние на коэффициент усиления горизонтальной антенны в широком диапазоне расстояний R∼10–100 км. Полученные для горизонтального масштаба корреляции акустического поля результаты соответствуют универсальному значению 30λ, предложенному Carey при обобщении экспериментальных данных в мелком море.

Дмитриев К.В. «Итерационное определение акустических параметров водоема по данным измерения полей некогерентных источников» с. 12

Акустическая томография представляет собой метод дистанционного определения параметров акватории. Для этого акустическое поле измеряется набором приемников, которые располагаются, как правило, на ее границах. В активном режиме наряду с приемниками измерительная система содержит источники звука. На практике такие системы оказываются достаточно сложными и дорогими, поэтому в последнее время получили развитие методы пассивной томографии. Они основаны на обработке уже присутствующего в акватории акустического поля, созданного различными случайными источниками естественного и антропогенного происхождения. В методе шумовой интерферометрии анализируются корреляционные функции сигналов для всех пар приемников. Это позволяет определить мнимую часть соответствующих функций Грина, что служит исходными данными для решения обратной задачи рассеяния. Однако данный метод накладывает ограничения на наличие поглощения и требует изотропии акустического поля в среде. В настоящей работе рассматривается более общий случай, когда акустическое поле анизотропно, но для части его источников известна их функция когерентности. Это позволяет записать уравнение типа Липпмана–Швингера для функции когерентности акустического поля. Оно может быть линеаризовано и решаться итерационно путем последовательного уточнения функций Грина, функций когерентности поля в неоднородной среде и ее акустических характеристик. Моделирование показывает хорошее качество восстановления неоднородностей малой и средней силы и устойчивость метода к случайным шумам во входных данных.

Дмитриев К.В. «Итерационное определение акустических параметров водоема по данным измерения полей некогерентных источников» с. 12

Акустическая томография представляет собой метод дистанционного определения параметров акватории. Для этого акустическое поле измеряется набором приемников, которые располагаются, как правило, на ее границах. В активном режиме наряду с приемниками измерительная система содержит источники звука. На практике такие системы оказываются достаточно сложными и дорогими, поэтому в последнее время получили развитие методы пассивной томографии. Они основаны на обработке уже присутствующего в акватории акустического поля, созданного различными случайными источниками естественного и антропогенного происхождения. В методе шумовой интерферометрии анализируются корреляционные функции сигналов для всех пар приемников. Это позволяет определить мнимую часть соответствующих функций Грина, что служит исходными данными для решения обратной задачи рассеяния. Однако данный метод накладывает ограничения на наличие поглощения и требует изотропии акустического поля в среде. В настоящей работе рассматривается более общий случай, когда акустическое поле анизотропно, но для части его источников известна их функция когерентности. Это позволяет записать уравнение типа Липпмана–Швингера для функции когерентности акустического поля. Оно может быть линеаризовано и решаться итерационно путем последовательного уточнения функций Грина, функций когерентности поля в неоднородной среде и ее акустических характеристик. Моделирование показывает хорошее качество восстановления неоднородностей малой и средней силы и устойчивость метода к случайным шумам во входных данных.

Назаренко Ю.В., Сидоров Д.Д., Петников В.Г., Писарев С.В., Луньков А.А. «Об оценках точности определения расстояния при подводной акустической навигации в Карском море» с. 12-13

На основе гидрологических данных океанологической базы “World Ocean Database” получены оценки точности определения расстояния между подводными источником и приемником звука на расстояниях до 5 км в мелководной части Карского моря. Предполагалось, что основной причиной погрешностей в измерениях дистанции является отсутствие точных данных о пространственно-временном распределении вертикального профиля скорости звука. Анализировались ситуации, характерные для начала и конца осени, когда в первом случае наблюдается ярко выраженный термоклин и открытая поверхность воды, а во втором случае температура воды практически не изменяется по глубине и морская поверхность покрыта льдом. Установлено, что в обоих случаях существуют заметные флуктуации скорости звука в приповерхностном перемешанном слое, однако физические причины подобных вариаций разные. Моделирование распространения акустических волн показало, что различия во времени распространения звуковых сигналов δt для указанных выше случаев невелики. Однако имеет место уменьшение величины δt (почти на порядок) при расположении источника и приемника вблизи дна. При таком расположении точность оценки расстояния максимальна.

Малеханов А.И., Смирнов А.В. «Сравнительный анализ методов пространственной обработки акустических сигналов в мелком море в условиях априорной неопределенности канала распространения. 1. Сценарий приема когерентных сигналов» с. 13

Обсуждаются результаты численного моделирования эффективности ряда методов пространственной обработки сигналов, принимаемых вертикальной антенной решеткой в канале мелкого моря, в предположении, что параметры канала известны не точно, но с некоторым уровнем неопределенности. Цель работы – получение количественных оценок потерь эффективности в таких условиях, которые ожидаемо оказываются существенно различными для разных методов обработки. Моделирование выполнено в рамках модового формализма описания сигналов отдельных источников в сезонных каналах, типичных для Баренцева моря, в предположении, что сигналы являются полностью когерентными (детерминированными), что отвечает диапазону низких частот и не слишком большим дистанциям (∼10 км).

Малеханов А.И., Смирнов А.В. «Сравнительный анализ методов пространственной обработки акустических сигналов в мелком море в условиях априорной неопределенности канала распространения. 2. Сценарий приема частично когерентных сигналов» с. 13

Проводится сравнительный анализ устойчивости методов пространственной обработки частично-когерентных многомодовых сигналов удаленных источников к априори неточному знанию параметров подводного звукового канала. Численное моделирование выполнено для случая вертикального положения антенной решетки в сезонных (летнем и зимнем) каналах Баренцева моря в предположении, что полезный сигнал является частично-когерентным в результате ослабления взаимных корреляций модовых амплитуд и принимается на фоне интенсивного морского шума ветрового происхождения. Рассматривается ряд известных методов пространственной обработки, в различной степени учитывающих специфику данного сценария приема сигналов, включая метод оптимальной обработки частично-когерентных сигналов. Показано, что, в отличие от сценария приема полностью когерентных многомодовых сигналов, потери усиления (антенного выигрыша) в результате рассогласования численной модели с реальным каналом имеют меньшие величины, что ослабляет требования к точности априорной информации относительно параметров канала.

Малеханов А.И., Лисин А.А., Хилько А.И. «Влияние случайных вариаций параметров неоднородного океанического волновода на гидроакустическое поле, возбуждаемое вертикальной решеткой узкополосных излучателей» с. 14

Разработка акустических систем подводного наблюдения требует учета влияющих на эффективность их работы факторов: геофизические параметры среды распространения звука, статистика изменений гидросферы и атмосферы. Параметры среды варьируются от времени года, течений, ветровых явлений и иных факторов, влияющих на температуру и соленость слоев водной толщи. Учет указанных факторов позволяет выбрать оптимальные параметры системы. Основным критерием качества системы наблюдения служит обычно обеспечиваемое в ней отношение “полезный сигнал/шум”, повышение которого является главной задачей оптимизации. Учет факторов в реальном времени не всегда возможен, поэтому влияние отклонений параметров среды от условий, для которых подобраны оптимальные параметры системы, представляет интерес. В работе рассмотрено влияние изменения условий распространения акустического сигнала как случайные вариации профиля скорости звука относительно эталонного в рамках заданного рукава минимально и максимально возможных скоростей звука. Влияние оценивалось по отклонению положения точки фокусировки антенной решетки узкополосных излучателей с фиксированными параметрами оптимизации, примененными к случайным вариациям профиля скорости звука.

Шкрамада С.С., Моргунов Ю.Н., Буренин А.В. «Исследование структуры акустического поля на основе гидроакустического эксперемента в Японском море» с. 14

В августе 2023 года был проведен тестовый гидроакустический эксперимент для обоснования применимости способа позиционирования подводных объектов при их функционировании на глубинах, существенно превышающих глубину оси подводного звукового канала (ПЗК). Приводятся результаты экспериментальных исследований и численного анализа распространения акустической энергии на шельфе и переходе ее в глубоководные (до 1000 м) слои Японского моря для летне-осенних гидрологических условий. Эксперимент по приему широкополосных импульсных сигналов с центральной частотой 400 Гц проводился на удалении 141 км от источника навигационных сигналов (ИНС), свешенного с борта судна при глубине 42 м у побережья вблизи мыса Лихачева (залив Петра Великого). Для приема сигнальной информации была использована система с распределенными по глубине гидрофонами, с возможностью длительной регистрации сигналов на фиксированных глубинах или в процессе погружения. Результаты эксперимента позволили исследовать импульсные характеристики акустического волновода, рассчитать эффективную скорость распространения навигационных сигналов, принимаемых на различных глубинах, а также сделать выводы о возможности решения задач позиционирования автономных подводных аппаратов (АПА) на глубинах до 1000 метров и при удалении от ИНС до 141 км. Выполнено математическое моделирование распространения акустических сигналов в модельном волноводе, воспроизводящем условия эксперимента.

Переселков С.А., Кузькин В.М., Ткаченко С.А., Косенко И.М. «Применение голографической обработки для разрешения сигналов в нерегулярном океаническом волноводе» с. 15

Рассмотрена возможность применения метода голографической обработки для разрешения шумовых сигналов различной интенсивности на фоне изотропной помехи в океаническом волноводе. Предложенный метод основан на двукратном преобразовании Фурье интерферограммы, формируемой движущимся источником шума. Представлены результаты численного эксперимента по разрешению нескольких шумовых сигналов на фоне изотропной помехи. Вычислительный эксперимент выполнен с использованием голографического метода локализации источника и одиночного приемника. Выполнен сравнительный анализ точности определения координат источника, включая пеленг, радиальную скорость, удаленность и глубину. Разрешающая способность рассматривается как возможность отдельного обнаружения и идентификации каждого источника. В качестве критерия разрешающей способности принимается точность, с которой определяются координаты каждого источника на фоне других источников и помехи. В работе описана голографическая обработка шумовых сигналов нескольких источников в условиях пространственно-временной нестабильности океанической среды. Представлен алгоритм, позволяющий восстанавливать неискаженные сигналы на фоне неоднородностей среды. Обсуждена ширина фокусировки спектральной плотности сигналов на голограмме. Сформулирован критерий разрешающей способности, который позволяет разделять сигналы с помощью одиночного приемника и линейной антенны. Приведены результаты численного моделирования разрешения нескольких сигналов на фоне интенсивных внутренних волн, вызывающих взаимодействие мод и горизонтальную рефракцию звуковых полей источников.

Щербатюк А.Ф., Переселков С.А., Кузькин В.М., Ладыкин Н.В., Ткаченко С.А. «Метод групповой навигации необитаемых подводных аппаратов с лидером» с. 15

В настоящее время для выполнения задач, связанных с подводными миссиями, большое значение придается использованию групп автономных необитаемых подводных аппаратов. Ценность информации, получаемой такой группой, значительно зависит от точности их навигационной привязки. Традиционные подходы к навигации единичного автономного необитаемого подводного аппарата не обеспечивают оперативную навигацию для группы таких аппаратов. В работе описан один из приоритетных способов навигационного обеспечения группы специализированных подводных аппаратов. Он основан на использовании в группе одного автономного необитаемого подводного аппарата-лидера с высокоточными средствами навигации для определения местоположения, угловой ориентации, скорости и глубины. Группа автономных необитаемых подводных аппаратов выполняет общую миссию в мелководной акватории. Деятельность всех аппаратов синхронизирована и предполагает информационное взаимодействие между ними. Определение координат каждого аппарата основывается на измерении дальностей между ними и аппаратом-лидером. Рассмотрен алгоритм оценки местоположения отдельных аппаратов. Приведены результаты численного моделирования, подтверждающие работоспособность и требуемую точность рассмотренного алгоритма.

Папкова Ю.И., Папкова А.С., Шукало Д.М. «Об аналитическом представлении рефракционного члена скорости звука в Черном море» с. 16

Акустические свойства морской среды во многом определятся неоднородным рефракционным членом профиля скорости звука. Для численного моделирования звуковых полей в морской среде (лучевой метод, метод конечных элементов, метод конечных разностей и др.) достаточно знать данную величину в некоторой системе узловых точек, в то время как для модового анализа существенным является ее аналитическое описание. Аппроксимация профиля скорости звука функциями, с помощью которых строится аналитическое решение уравнения Гельмгольца, является одной из необходимых процедур при решении прямых и обратных задачах распространения звука в морской среде. Как известно, точные значения скорости звука можно получить по измеренным данным входных параметров, в качестве которых в уравнениях скорости звука для морской воды в основном используется температура in situ, глубина измерений и соленость. В представленной работе получен и проанализирован массив данных входных параметров в акватории г. Севастополя с 2015 по 2022 гг. По измеренным значениям параметров рассчитываются соответствующие им значения скорости звука с помощью известных формул. Полученный массив данных для скорости звука анализируется и аппроксимируется отрезками кривых, допускающих аналитическое решение вертикального волнового уравнения в гипергеометрических функциях. Таким образом, найдены формулы для профилей скорости звука в акватории г. Севастополя в зависимости от сезонной изменчивости, позволяющие получить аналитические решения уравнения Гельмгольца.

Кравчун П.Н. «О некоторых особенностях органов, важных для акустического и архитектурного проектирования концертных залов» с. 17

Рассматриваются основные особенности органов, имеющие важное значение для выбора архитектурно-планировочного и акустического решений концертных залов. Среди них – число регистров и мануалов (Werk’ов) инструмента, стиль инструмента, влияющие на пространственную схему инструмента, высотность “базовых” регистров, которая определяет общие габариты органа, зависящие также от предполагаемых объема и вместимости зала, расположение инструмента в зале, а также расположение пульта органиста относительно комплекса труб органа, оркестра и хора, коэффициент звукопоглощения проспекта органа и др. Приводятся примеры удачных и неудачных пространственных решений органов и концертных залов с органами.

Лившиц А.Я., Нечаев А.А., Юренко А.Ю., Ширгина Н.В. «Акустические условия нового концертного зала на 1650 мест в Геленджике» с. 17

В Геленджике введен в эксплуатацию зрительный зал многофункционального назначения со звукоусилением на 1650 мест. По технологическим соображениям план зала был принят в виде полукруга со сценой по его линейной стороне. Для исключения негативных акустических эффектов было предложено разместить на стенах зала звукорассеивающие и звукопоглощающие элементы, что и было реализовано. Проведенные акустические измерения показали эффективность этих решений. В зале удалось избежать фокусировок звука в зоне сцены. Кроме того, удалось получить звуковое поле с высокой степенью равномерности. Измеренное время реверберации сопоставлено со значениями, полученными в результате компьютерного моделирования. Проанализированы расчетные и измеренные значения акустических параметров. В работе приведены объемно-планировочные решения зала, результаты акустического моделирования со звукорассеивающими элементами на стенах и без них.

Шевцов С.Е. «Оптимизация акустических параметров во время проведения симфонических концертов на сцене театра "Новая опера"» с. 17-18

В залах, предназначенных для исполнения оперы нередко проводятся симфонические концерты. В этом случае оркестр располагается не в оркестровой яме, а на сцене. Условия звукового поля на театральной сцене в этом случае далеки от оптимальных. С целью оптимизации акустических параметров в театре “Новая опера” используется система отражающих щитов, которая была разработана специально для нового спектакля, но оказалась полезной для концертов симфонической музыки. Для оценки эффективности этой системы были проведены акустические исследования. Сравнительный анализ параметров, входящих в международный стандарт ISO3382, показал явное преимущество ее использования. В частности проявляется сбалансированность показателей параметра С-80дБ между музыкальными инструментами, располагаемыми на авансцене и в глубине сцены. Сама система отражающих щитов имеет площадь, существенно меньшую, чем применяется в известных “акустических ракушках”, и в этом заключается ее преимущество. Элементы системы таким образом по объему соответствуют небольшим театральным декорациям и более легко монтируются и демонтируются.

Канев Н.Г. «Голосники храма Святых Жен-Мироносиц во Пскове» с. 18

Представлены сведения о голосниках, встроенных в стены храма в честь святых Жен-Мироносиц во Пскове. Общее количество голосников в церкви составляет 374, что является наибольшим количеством для Псковских церквей, а, возможно, и мировым рекордом по количеству голосников в одном помещении. Описаны геометрические размеры голосников, приведены измерения отклика резонатора на внешнее акустическое воздействие. Геометрия голосников значительно отличается от ожидаемой, по имеющимся сведениям, а характерные резонансные частоты голосников составляют 100±10 Гц, что также ниже ожидаемых значений.

Субботкин А.О., Алешкин В.М., Стукало А.А., Числов Д.С. «Особенности акустического проектирования учебных помещений небольшого объема» с. 18

Изложены некоторые особенности акустического проектирования учебных помещений небольшого объема (до 300 м³). Представлен обзор нормативных и рекомендательных документов различных стран мира в области шумового режима, акустики и звукоизоляции ограждающих конструкций в учебных помещениях школ. Описаны предлагаемые решения по акустическому оформлению учебных классов и аудиторий небольшого объема.

Волченкова И.С., Канев Н.Г., Перетокин А.В., Фадеев А.С. «Коррекция акустики спортивных арен после введения их в эксплуатацию» с. 18-19

Общественные помещения большой вместимости без специальной звукопоглощающей отделки обладают низкими акустическими качествами, обусловленные, главным образом, значительным объемом и избыточной гулкостью, что полной мере проявляется после начала эксплуатации таких объектов. Для улучшения акустического комфорта требуются специальные мероприятия по корректировке комплекса внутренней отделки с применением материалов с высоким коэффициентом звукопоглощения. Однако, на действующих объектах, как правило, существует множество ограничений, не позволяющих достичь оптимальных условий. В работе представлены практические примеры по коррекции акустики пяти спортивных арен, описаны выполненные мероприятия, приведены результаты измерения времени реверберации до и после коррекции. Обсуждаются проблемы, связанные с задачами улучшения акустических условий в больших помещениях после введения их в эксплуатацию. Рассмотрены основные мероприятия по улучшению акустики спортивных арен. Приведены результаты измерения времени реверберации в пяти спортивных аренах до и после реализации коррекции их акустики. Сделан вывод, что устройство звукопоглощающих конструкций помогает достичь оптимальных акустических параметров в таких сооружениях.

Перетокин А.В., Щиржецкий Х.А. «Новый свод правил 415.1325800.2023 по акустическому проектированию спортивно зрелищных сооружений» с. 19

Свод правил 415.1325800.2018 "Здания общественные Правила акустического проектирования", который был выпущен в 2018 году и действовал до начала 2024 года, содержит методы акустического проектирования крытых спортивно-зрелищных сооружений вместимостью до 25 тыс. человек, воздушный объем которых ограничен значением 50 тыс. м³. Однако за последние 10 лет в России началось массовое строительство крупных спортивных арен вместимостью более 50 тыс. человек воздушным объемом более 500 тыс. м³. Кроме того, все современные спортивные объекты проектируются и строятся как многофункциональные площадки, на которых, помимо спортивных соревнований, могут проводиться и концертно-развлекательные мероприятия. Таким образом, подходы и методы акустического проектирования, изложенные в Своде правил 2018 года, в настоящее время не отвечают особенностям современных спортивных арен большой вместимости и большого воздушного объема, в которых важно обеспечить высокий уровень акустического комфорта. Рассмотрен новый Свод правил 415.1325800.2023 "Здания общественные Правила акустического проектирования", в котором предложены современные подходы к определению оптимального времени реверберации в зависимости от воздушного объема помещения. Рассмотрен дополнительный параметр нормирования акустического комфорта – индекс фанатской поддержки FSI. Актуализированы данные по звукопоглощающим характеристикам современных материалов, применяемых в отделке арен. Предложены простые аналитические алгоритмы оценки времени реверберации на аренах открытого, полуоткрытого и закрытого типов.

Канев Н.Г., Фадеев А.С. «Распространение звука в длинных заглушенных помещениях» с. 19

Представлены результаты натурных измерений распространения звука в двух помещениях длиной 55 и 300 м прямоугольного поперечного сечения, стены которых покрыты звукопоглощающими материалами. В коротком помещении наблюдается экспоненциальное затухание звука вдоль всего помещения, определены коэффициенты затухания. В длинном помещении на низких частотах картина затухания аналогичная, а на средних существенно отличается: на расстояниях несколько десятков метров от источника звук затухает сравнительно быстро, а на больших расстояниях (100 м от источника и далее) затухание звука происходит крайне медленно. Предоставлены результаты конечно-элементного моделирования, качественно совпадающие с натурным экспериментом. Даны рекомендации по акустической отделке стен для увеличения коэффициента затухания.

Чунчузов И.П., Куличков С.Н., Попов О.Е., Перепёлкин В.Г. «Трансформация сигнала атмосферного давления при распространении от вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай» с. 20

Показано, что основной вклад в сигналы давления от извержения вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай, зарегистрированные на барографах станций международной системы инфразвукового мониторинга, дает суперпозиция моды Лэмба и акустических мод. На основе решения линеаризованного уравнения Кортевега–де Вриза дано объяснение закономерностям в изменении формы наблюдаемого сигнала давления с ростом расстояния от вулкана. Вклад акустических мод рассчитывался методом псевдодифференциального параболического уравнения для реальных вертикальных профилей эффективной скорости звука в атмосфере по всей трассе распространения сигнала. Была получена оценка энергии извержения вулкана по амплитуде давления и характерной длительности сигнала Она дает значения, значительно превышающие энергию, выделившуюся при взрыве ядерной бомбы в 58 Мт ТНТ.

Сорокин А.Г., Добрынин В.А. «Некоторые результаты атмосферных колебаний по данным акустической станции ИСЗФ СО РАН» с. 20

обсуждаются вопросы наблюдения и регистрации на акустической станции ИСЗФ СО РАН низкочастотных атмосферных акустических колебаний. Колебания на частотах ниже частоты Брента–Вяйсяля связаны, предположительно, с ветровыми пульсациями и возбуждаются конвективными движениями в атмосфере в условиях горной местности и долины, распространяясь, соответственно, со скоростью ветра. Для интерпретации наблюдаемых колебаний используются данные высотного профиля температуры на основе сервиса ERA5 в районе наблюдений, оцениваются частоты Брента–Вяйсяля и возможные области высот возбуждения искомых колебаний. Предлагается способ оценки параметров наблюдаемых колебаний на основе развития в атмосфере конвективной неустойчивости.

Красненко Н.П., Потекаев А.И., Шаманаева Л.Г. «Успехи акустического зондирования в исследованиях структуры и динамики атмосферного пограничного слоя» с. 21

Представлен обзор современных достижений по дистанционному акустическому зондированию атмосферы. Рассматриваются также гибридные радиоакустические и оптико-акустические наземные системы измерения высотных профилей метеорологических параметров: скорости и направления ветра, температуры, влажности (паров воды), а также гидрометеоров. Совместное использование таких систем позволяет существенно расширить набор измеряемых параметров и их пространственно-временной диапазон, одновременно обеспечивая синергетический эффект. Приводятся характеристики существующих систем зондирования и области их применения. Обсуждаются преимущества и недостатки различных систем, а также вопросы их совместного использования в виде гибридных систем и с наземными измерительными комплексами и дронами.

Попов О.Е., Чунчузов И.П., Куличков С.Н., Закиров М.Н., Мишенин А.А., Лесик Н.П. «Детальные измерения характеристик волны Лэмба при извержении вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай» с. 21

В результате извержения вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай практически на всех станциях международной системы инфразвукового мониторинга была зарегистрирована волна Лэмба. В зависимости от помеховой обстановки волну Лэмба удалось наблюдать на барографах после того, как волна несколько раз обогнула Землю. В частотном диапазоне 0.00015–0.00065 Гц рассматриваются энергетические и скоростные характеристики волны Лэмба. Оценивается зависимость энергии и времени распространения волны Лэмба от направления и расстояния от вулкана до барографов. Проводится сравнение экспериментальных оценок с аналитическими и модельными расчетами. По данным регистрации сигнала давления на барографе, находящемся в 64 км от вулкана и на других расстояниях от него, и результатам сравнения с изменением давления на ближних расстояниях при других мощных извержениях вулканов, обсуждается возможный механизм возбуждения волны Лэмба.

Красненко Н.П., Рыбаков И.А., Раков А.С. «Акустическое обнаружение низколетящих дронов» с. 21

Рассматривается проблема обнаружения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Дан обзор имеющихся материалов по анализу возможностей обнаружения БПЛА средствами акустической разведки. Представлены результаты экспериментов по исследованию демаскирующих акустических признаков при полете квадракоптеров. Рассматриваются возможности пассивного и активного обнаружения.

Беляев И.В., Бычков О.П., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А. «Особенности излучения шума нагретой турбулентной струи» с. 22

Шум турбулентной струи остается одним из значимых источников шума самолета на местности. Чем меньше степень двухконтурности двигателя, тем больший вклад вносит реактивная струя внутреннего контура в общие уровни шума самолета. Кроме того, необходимо учитывать тот факт, что струя внутреннего контура, вообще говоря, является нагретой. Известно, что при фиксированном перепаде давления нагрев струи приводит к увеличению шума в дальнем поле, что связано с большей фактической скоростью ее истечения. Если же фиксировать скорость истечения и сравнивать особенности излучения шума для холодной и нагретой струй, то можно наблюдать различные эффекты, в зависимости от скорости струи. Так, для скоростей истечения струи, близких к звуковым (местное число Маха M≥0.7), нагретая струя будет тише холодной во всей области частот, а в случае малых скоростей истечения (M<0.5) нагретая струя в низких и средних частотах (число Струхаля St≤1) будет заметно громче. Если меньший шум нагретой струи можно объяснить ее меньшей плотностью по отношению к внешней среде, то больший шум объясняется наличием дополнительного энтропийного источника шума. Ранее в зарубежной литературе было предсказано, что такой источник шума в отличие от мелкомасштабной турбулентности имеет не квадрупольную, а дипольную структуру, которую обычно связывают с наличием пульсаций силы. На настоящий момент в модернизированной заглушенной камере АК-2 ЦАГИ реализована возможность исследования шума нагреваемых струй. Исследованы особенности азимутальной структуры горячих до- и сверхзвуковых струй. Наряду с обозначенными выше особенностями излучения шума впервые при помощи метода азимутальной декомпозиции было в явном виде продемонстрировано наличие дополнительного дипольного источника шума нагретой струи.

Крашенинников С.Ю. «Анализ механизма шумообразования в турбулентных струях» с. 22

Анализируются известные экспериментальные данные о пульсационном движении и эволюции турбулентности в слое смешения турбулентной струи и результаты вычислительного моделирования течения в турбулентной струе, полученные на основе численного решения уравнений Навье–Cтокса с использованием LES-технологии и Фурье-анализа. Анализ показывает, что общие свойства и структура течения, а также и процесс шумообразования обусловлены динамическким воздействием нестационарного движения в слое турбулентного смешения на внешнюю среду. Измерительные и вычислительные эксперименты, в которых исследовалась структура течения в турбулентных струях, показывают, что в слое смешения струи наблюдаются области пониженного давления, индуцирующие втекание внешней среды. Причиной шумообразования являются квазипериодические пульсации на периферии слоя смешения, создаваемые чередующимся продольным движением этих областей, в которых имеет место и пониженное и повышенное давление. Такое движение вызывает близкие к периодическим перемещения потоков массы вовлекаемых в турбулентный слой смешения. Наличие периодической составляющей и определенной скореллированности в этом пульсационном движении обуславливает появление звуковых волн. Характерные частоты этих пульсаций соответствуют известным результатам измерений распределения частоты акустического излучения вдоль слоя смешения турбулентной струи.

Бычков О.П., Миронюк И.Ю., Фараносов Г.А. «Исследование шума высокоскоростных струй на основе данных численного моделирования» с. 23

Актуальность задачи исследования механизмов генерации шума высокоскоростных струй, в том числе сверхзвуковых, обуславливается развитием гражданских сверхзвуковых самолетов нового поколения и необходимостью снижения их уровня шума. Ряд теоретических и экспериментальных исследований показал, что генерация шума в высокоскоростных струях может быть связана с различными физическими механизмами. Развитие численных методов позволяет провести достаточно точное моделирование звукового поля сверхзвуковой струи с целью более глубокого анализа его структуры и особенностей соответствующих источников шума. В работе выполнено численное моделирование аэроакустических характеристик нескольких высокоскоростных струй. Расчеты проведены методом моделирования крупных вихрей (LES), реализованным на базе схемы CABARET. Получены характеристики среднего течения, пульсаций в ближнем поле струи и шума в дальнем акустическом поле, в том числе его азимутальный состав. Сопоставление данных, полученных из расчета, с имеющимися экспериментальными данными показало их хорошее соответствие как для спектров пульсаций скорости в струе, так и для спектров и направленности шума. Проведен анализ излучения отдельных азимутальных компонент шума струи в дальнем поле и показано, что в зависимости от угла наблюдения и режима истечения струи в звуковом сигнале могут доминировать вклады источников шума различной природы.

Беляев И.В., Бычков О.П., Кажан А.В., Фараносов Г.А. «Сравнение акустических характеристик нагретой сверхзвуковой струи для сопел различной геометрии» с. 23

При создании перспективного сверхзвукового пассажирского самолета одной из ключевых проблем является снижение его воздействия на окружающую среду, в частности, шума на местности. Основным источником шума такого самолета является реактивная струя высокой скорости, истекающая из сопел двигателя малой степени двухконтурности. Снижение шума турбулентной струи – достаточно затруднительный процесс, и до сих пор основной прогресс в данном направлении был достигнут за счет снижения скорости истечения струи (закон восьмой степени Лайтхилла). Определенный прогресс в снижении шума струи достигался ранее и за счет изменения геометрии сопла (например, гофрированные и шевронные сопла), выраженный в основном в виде снижения шума в низкочастотной области и его повышение в области высоких частот. На основе результатов испытаний с ненагретыми струями в заглушенной камере АК-2 ЦАГИ было продемонстрировано, что использование плоского сопла с эжектором и экранами при наличии спутного потока интегрально может привести к снижению шума на местности в метрике EPNL. В модернизированной заглушенной камере АК-2 ЦАГИ с возможностью исследования нагреваемых потоков были проведены акустические измерения характеристик нагретых турбулентных струй, истекающих из плоского сопла с элементами шумоглушения и из эквивалентного круглого сопла в статических условиях. Результат экспериментального исследования изменения шума нагретой струи при использовании плоского сопла специальной геометрии показал, что снижение шума имеет противоречивый характер. На некоторых углах наблюдения и в отдельных областях частот наблюдается снижение шума, при этом на других углах и частотах шум, наоборот, увеличивается. Причем без спутного потока эффект усиления шума является доминирующим и не изменяется принципиально при нагреве струи. Поэтому целесообразность использования такого сопла для снижения шума самолета в метрике EPNL требует дополнительных исследований, в том числе с моделированием полетных условий.

Остриков Н.Н., Ипатов М.С., Денисов С.Л., Яковец М.А. «Особенности акустических характеристик щелевых ЗПК» с. 24

Работа посвящена исследованию акустических характеристик, так называемых, щелевых звукопоглощающих конструкций (ЗПК), которые состоят из лицевой панели, перфорированной щелевыми отверстиями, густой сетки и сотоблока с относительно небольшим размером грани ячейки. Проводились измерения импеданса щелевых ЗПК с помощью интерферометра нормального падения и на установке “Интерферометр с потоком” в зависимости от воздухопроницаемости сетки и скорости скользящего потока, а также при наличии и отсутствии дренажа в сотоблоке. Показано, что щелевые ЗПК реализуют большое значение реальной части импеданса в широкой полосе частот, которое, тем больше, чем меньше воздухопродуваемость сетки, в то время как мнимая часть импеданса в большей мере определяется высотой сотоблока. Показано, что фактически отсутствует зависимость импеданса щелевых ЗПК от уровня звукового давления на лицевой панели. Показано, что до частоты 4 кГц импеданс щелевых ЗПК не зависит от наличия дренажных отверстий в сотоблоке, размер которых характерен для ЗПК, устанавливаемых на современных авиадвигателях, и дано объяснение этого эффекта. Показано, что импеданс щелевых ЗПК достаточно сильно зависит от скорости скользящего потока. В целом, исследования показали, что щелевые ЗПК обеспечивают в широком диапазоне частот значения импеданса близкие к оптимальным значениям для облицовки стенок канала воздухозаборника авиадвигателя с высокой степенью двухконтурности.

Башкатов В.В., Остриков Н.Н. «Особенности распространения звука в неоднородных каналах с потоком: сравнение аналитического и численного решений» с. 24

Для настройки параметров звукопоглощающих конструкций (ЗПК), устанавливаемых в авиационных двигателях, на максимальное снижение шума на местности, необходимо проводить расчеты распространения тысяч звуковых мод в неоднородных облицованных каналах силовых установок. При этом в силу ограниченности современных вычислительных возможностей затруднительно провести полный цикл расчетов, необходимых для решения оптимизационной задачи по подбору параметров ЗПК, с помощью только численных методов. Именно поэтому сохраняется необходимость использования математических моделей, основанных на аналитических решениях задачи распространении звука в неоднородных облицованных каналах с потоком. В настоящей работе проведено сравнение аналитического решения, основанного на использовании адиабатического инварианта, реализующегося в главном члене асимптотического разложения по малому параметру, описывающему неоднородность канала, с решением, полученным с использованием численного метода конечных элементов (МКЭ). Показано, что исследуемая аналитическая модель при тех параметрах, при которых проводились расчеты, не описывает звуковое поле в канале в полной мере. В частности, в исследованном аналитическом решении не учитываются эффекты отражения звука в зонах относительно сильной неоднородности геометрии канала, но имеющие место в численном решении задачи. В целом, результаты проведенных исследований показывают необходимость разработки принципиально новых аналитического подходов для решения задач о распространении звука в неоднородных каналах с потоком.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «О границе неустойчивости кругового вихря со сглаженным профилем завихренности в сжимаемом газе» с. 25

Известно, что локализованный вихрь обладает двумя специфическими механизмами взаимодействия с окружающим потоком. Первый связан с генерацией вихревыми возмущениями акустического излучения, а второй представляет собой майлсовский механизм взаимодействия колебаний вихревого ядра с возмущениями в окрестности критического слоя. Эти два механизма играют важную роль в устойчивости вихревой системы, оказывая противоположный эффект на колебания дискретного спектра. Поскольку излучение звука сопровождается потерей энергии, уносимой звуковыми волнами на бесконечность, а майлсовский механизм, наоборот, сопровождается положительным потоком энергии из критического слоя, то в зависимости от знака энергии колебаний один из этих механизмов приводит к потере устойчивости, а другой к демпфированию возмущений. В настоящей работе впервые рассмотрено вихревое течение, в котором одновременно реализуются оба конкурирующих механизма, при этом рассмотрены случаи произвольных чисел Маха, которые могут реализовываться в двумерном изоэнтропическом течении. Решена задача о колебаниях 2-мерного течения с круговым вихрем со сглаженным профилем завихренности в сжимаемом газе. Для течений с малым числом Маха получено аналитическое решение задачи и показано, что дискретная мода, соответствующая кельвиновским колебаниям кругового вихря, уходит с верхнего листа римановской поверхности частоты на нефизический лист через разрез, связанный с непрерывным спектром возмущений (майлсовское демпфирование). Однако при учете сжимаемости эта мода может стать неустойчивой в зависимости от параметров системы и реализующегося в течении баланса энергии. Найдена граница области неустойчивости, и получена величина инкремента. Для течений с большим числом Маха, в том числе для сверхзвукового вихря, проведено численное исследование задачи. Получена оценка максимального значения градиента завихренности в критическом слое, для которого реализуется акустическая неустойчивость при больших числах Маха.

Копьев В.Ф., Петров А.Г., Фараносов Г.А., Чернышев С.А. «О возможности появления дипольного источника звука в безграничном течении с градиентом энтропии» с. 25

Рассмотрена динамика распределенного двумерного вихря (вихрь Ранкина) в случаях, когда на его границе существует скачок энтропии. Когда течение несжимаемое, а плотность вихря отличается от плотности внешней среды, получены характеристики собственных колебаний. Собственные моды зависят от отношения плотностей внешней среды и вихря. В классическом случае всюду постоянной плотности решение переходит в решение Кельвина, которое существует для всех n≥2. В случае появления скачка плотности на границе вихря возникает колебательное решение с n=1, которое при учете сжимаемости соответствует дипольному источнику звука.

Замтфорт Б.С., Беляев И.В. «Оценка шума на местности перспективного самолета с распределенной силовой установкой, интегрированной с планером» с. 25-26

Настоящая работа посвящена исследованию акустических характеристик самолета с распределенной силовой установкой (РСУ) на основе опубликованных данных по проекту NASA(SUSAN) регионального самолета на 180 пассажиров с дальностью до 4500 км, РСУ которого состоит из кормового ТРДД (35% тяги и о