6.1. Акустическое воздействие

Акустическое воздействие на конструкции оказывает звук.

Звук – колебательное движение частиц упругой среды. Он распространяется в виде волн в газообразной, жидкой и твердой средах.

Главные величины, которые измеряют в акустике: звуковое давление, интенсивность звука, амплитуды, частота и периоды колебаний, коэффициент затухания, скорость распространения.

Звук с частотой ниже 16 Гц называется инфразвуком, выше 20000 Гц – ультразвуком, от до Гц – гиперзвуком. Человек слышит звук с частотой от 16 Гц до 20000 Гц.

На большую часть поверхности корпуса КА, трубопроводов, навесное оборудование, включающее оптические приборы, антенны, солнечные батареи, электронные блоки и пр. устройства действует нагрузка от акустических давлений.

Акустические нагрузки создаются при работе двигателей РН, аэродинамического воздействия на РН, срабатывании пиротехнических средств. Они зависят от конструкций РКН, КА и стартовых сооружений.

Важной характеристикой звука является его спектр, получаемый в результате разложения звука на простые гармонические составляющие.

Энергетической характеристикой звуковых колебаний является интенсивность звука – энергия, переносимая звуковой волной через единицу поверхности, перпендикулярную направлению распространения волны, в единицу времени. Интенсивность звука зависит от амплитуды звукового давления, свойств среды и формы волны.

Звуковое давление – основная количественная характеристика звука. При прохождении звуковой волны в жидкой и газовой средах создаются добавочные изменения давления по отношению к среднему значению давления в среде. Возникает колебания давления относительно среднего давления. Единица измерения звукового давления в системе единиц СИ – (Ньютон на м.кв.)

В воздухе звуковое давление вблизи порога слышимости ‑ , а вблизи самых громких звуках ‑ . Звуковое давление воспринимает человеческое ухо.

Уровень звукового давления выражается и в децибелах (дцБ):

где р – измеренное звуковое давление; .

Измерители звука: микрофоны, зонды акустические, гидрофоны и др. Для измерения шумов используются шумомеры.

6.2. Акустические испытания ка

Акустическое воздействие невозможно достаточно точно проанализировать в процессе проектирования КА. Поэтому необходимы акустические испытания. Их проводят на Земле.

Многообразие конструктивных решений КА и их технической среды не позволяет создать универсальный акустический стенд. Поэтому имитируют наиболее значимые акустические нагружения, к которым относят нагружения при старте РН и при полете на максимальных режимах аэродинамического обтекания (гиперзвуковые скорости, спуск КА на Землю).

Источниками акустических нагрузок являются мощные генераторы звуковых давлений (воздушные модуляторы), которые вызывают сходную вибрационную реакцию конструкции.

Типовой режим акустического нагружения на КА от РН «Протон» характеризуется частотами 30…4000 Гц и уровнями звукового давления 100…150 дцБ.

Для испытаний на акустическую прочность используют каналы (трубы) бегущей волны и реверберационные камеры. В каналах бегущей волны проводят испытания панелей конструкции КА. Реверберационные камеры используют для снижения уровня сильного шума на обслуживающий персонал и окружающую среду.