ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Звуковое поле источника звука при сверхзвуковой скорости движения из "Акустика неоднородной движущейся среды Изд.2 " Эти периодические импульсы являются причиной другого звука, так называемого вихревого. В 25 мы подробно рассмотрим происхождение этого звука и его основные особенности. Сейчас же мы ограничимся указанием на то, что частоты этого звука весьма высоки и сильно поглощаются в воздухе, поэтому при наблюдении звука сколько-нибудь удаленного самолета мы обычно слышим только эвук вращения и притом низшие гармоники этого звука (а также низшие гармоники выхлопа). Поэтому будет вполне разумным, если мы рассмотрим в этом параграфе только звук вращения. На рис. 18 изображены винт самолета и заключающая его замкнутая поверхность 8, иа которой мы и будем изучать вызываемые движением винта возмущения. Торцы этой поверхности 8 и 8 будем считать настолько удаленными от плоскости вращения винта, что движение газа на этой поверхности можно считать линейным (за вычетом, конечно, общего поступательного движения воздуха). [c.100] Расчет интенсивности звука и его направленности для этих частот по заданной форме винта и по числу его оборотов представляет исключительные трудности ). Мы ограничимся здесь исследованием самых общих черт этого звука и качественными оценками. [c.101] Так как винт равномерно вращается в той же плоскости, в которой отсчитывается угол у, то у ж I должны входить в ф только в виде комбинации Ь—где м= -есть угловая скорость вращения винта. [c.101] Подобная кривая приведена на рис. 19 (кривая а). На самом деле обычно наблюдается заметная асимметрия кривой направленности (рис. 19, кривая Ъ), что указывает на то, что роль дипольного излучения не может быть совсем игнорируема по сравнению с ролью излучения нулевого порядка. Напомним, что обе кривые относятся к системе координат, покоящейся относительно самолета. [c.106] Обратимся теперь к распределению. интенсивности в спектре звука винта. Для этого заметим, что величина в (3.79) имеет смысл объемной скорости. Ее основной член содержит величину равную приблизительно сумме компонент скоростей воздуха, нормальных к поверхности S. Эти скорости вызваны вытеснением воздуха при движении лопастей винта и могут быть поставлены в прямую зависимость от скорости движения этих лопастей. [c.106] Отсюда видно, что амплитуда весьма медленно убывает с ростом т, так что спектр звука самолета должен быть весьма богат гармониками, что и наблюдается на самом деле ). [c.107] Прежде чем обратиться к непосредственно интересующей нас задаче об излучении звука источником, движущимся со сверхзвуковой скоростью, мы остановимся на тех особых явлениях, которые возникают при обтекании тела, имеющего скорость движения, превосходящую скорость звука в среде с. [c.107] Если в какой-нибудь точке потока скорость потока V превзойдет местную скорость звука с, то коэффициент при д Ф дх станет отрицательным, так что координата X войдет как бы на одних правах с временем уравнение эллиптического типа относительно координат превратится в уравнение гиперболического типа. Эти два типа уравнений коренным образом отличаются друг от друга. Гиперболическое уравнение имеет разрывные решения, которые не определяются однозначно граничными условиями. Простой пример этому будет приведен ниже. [c.108] После этих предварительных замечаний мы обратимся к простейшим случаям сверхзвукового движения, допускающим несложный математический анализ. [c.109] Выведенные здесь соотношения будут использованы нами при анализе работы приемника звука, движущегося со скоростью, большей скорости звука в среде. [c.114] Поперечник тела будем считать бесконечно малым. [c.115] Исключая возможность возмущения впереди источника, мы должны ограничиться областью О (рис. 22) 1), но —для с о всегда больше к. Стало быть, Н положительно, и оба решения (3.120) являются запаздывающими. Физическая сущность такого двойного решения заключается в том, что в каждую точку Р (рис. 23), заключенную внутри конуса Маха, приходят два звука. [c.117] При дозвуковой скорости эффективное положение только одно. [c.117] Подобное же предположение мы делали в теории тонкого крыла, когда отбрасывали при О и Д при 0. [c.117] Величина ао( д) должна быть определена из того условия, что производная —д р/др при р - О должна равняться скорости элемента поверхности тела, совершающего колебания с частотой О). Метод для определения (1о) был дан Карманом в упомянутой выше теории сопротивления тонкого тела вращения [34]. [c.119] Эти гиперболоиды [изображены на рис. 24. Они асимптотически касаются конуса Маха. 24. [c.119] В предыдуш ем параграфе нами был рассмотрен источник звука бесконечно малого поперечного сечения, дви-жуш ийся равномерно со сверхзвуковой скоростью. Предполагая такую форму источника, мы имели возможность рассматривать всю задачу линейно, состояние среды в этом крайнем, идеализированном случае представлялось как простое наложение состояний, одно из которых определялось движением тела (решение Кармана), а другое колебаниями его поверхности (излучение звука). При конечных размерах сечения тела такое простое наложение уже не имеет места. Поступательное движение тела конечного сечения вызывает в среде значительные изменения плотности, давления и температуры и приводит к образованию скачков уплотнения конечной величины. [c.120] НИЯ ясно виден также двойной характер поля при с в точку Р, в принятый на рисунке момент времени, приходит возмущение из двух точек и Q2 (сзади от Р и спереди от Р). [c.123] Скачок уплотнения называют также часто ударной или баллистической волной. [c.123] Вернуться к основной статье