<< Научные направления

Исследование нелинейного распространения звука в атмосфере

О.В.Руденко

Полет сверхзвукового реактивного самолета вызывает крайне негативное явление - звуковой удар. Это резкий "хлопок", беспокоящий людей и животных на земле, даже когда самолет пролетает на высоте более 10 тысяч метров. Влияние звукового удара столь серьезно, что трассы действующих сверхзвуковых рейсов проложены над океаном или горными областями. Таким образом, наличие звукового удара тормозит развитие коммерческой сверхзвуковой авиации.

Cнижение уровня звукового удара представляется весьма важной задачей. Конечно, прежде всего, эта задача стоит перед специалистами по аэродинамике, проектирующими самолет. Однако имеются и акустические аспекты проблемы.

В сферу интересов нашей кафедры попадает распространение мощной акустической волны от самолета до поверхности земли. Этот процесс достаточно сложно описать теоретически, поскольку надо принять во внимание следующие явления:

• нелинейность. Интенсивность волны весьма велика, а воздух представляет собой нелинейную среду для звуковых волн. В результате распространеия в такой среде форма звуковой волны искажается и формируется характерная пилообразная волна.
• рефракцию. Атмосфера неоднородна, поэтому звук в ней идет не по прямой линии, а по достаточно причудливой траектории. Иногда звуковой удар может преломляться в верхних слоях атмосферы и приходить на землю в нескольких разных местах. Форма волны также искажается в результате рефракции.
• турбулентность в приземных слоях атмосферы. Вихревые потоки представляют собой для звука случайную систему линз, приводящих к фокусировке и дефокусировке звукового удара на поверхности земли. Необходимо уметь предсказывать как средние значения полей, так и их статистические характеристики.

В настоящее время на кафедре исследуется прежде всего прохождение звукового удара через турбулентный слой. Кроме того, ведутся работы по изучению проникновения волны звукового удара из воздуха в океан.