ACOUSTIC RADIATIONS OF A CYLINDRICAL FORM AT THE LAUNCH OF A ONE-NOZZLE ROCKET
Abstract
When space rockets are launched, acoustic fields of various types of radiation appear in the atmosphere. Therefore, it is necessary to identify the features and determine the directions of research of acoustic radiation. The purpose of this work is to develop a methodology for studying cylindrical acoustic radiation at the launch of a one-nozzle rocket for space purposes in the first seconds of flight. At the same time, the following tasks are solved: development of physical models of acoustic fields; determination of types of acoustic sources; identification of sources of acoustic vibrations during rocket movement; calculation of sound pressure levels at specified points of the acoustic field. The calculation of the amplitude of acoustic pressure in the medium that surrounds a one-nozzle space rocket is performed. On the basis of the calculation results, the dependence of the lifting height of a one- nozzle space rocket on the flight time is constructed. In this paper, analytical methods based on those already known in acoustics will be used to compile a methodology for calculating the characteristics of acoustic fields, since methods for calculating the amplitude-frequency characteristics of acoustic radiation during rocket launches are not developed for all cases. The task of creating a methodology for calculating acoustic characteristics at the launch of a one-nozzle rocket for space purposes in the first seconds of flight is solved in a linear formulation. A simplified engineering methodology based on equations from acoustic sources and fields has been developed. The technique is used to calculate sound pressure levels in the far acoustic field, when the jet from the nozzle can be approximated by a cylindrical type emitter. It is found that the sound pressure level in the medium will not exceed the value of 144 dB. Based on the results of the physical and mathematical analysis of the sources of acoustic vibrations and their fields, which is shown in this work, at the stage of preliminary design and further development of the technique, it is possible to develop active and passive methods of damping acoustic vibrations.
References
Батутина Т. Я., Бондарь Д. С., Гринченко В. Т., Олийник В. Н. Полуэмпирическая оценка внешних акустических нагружений в зоне полезной нагрузки при старте / Космическая техника. Ракетное вооружение: научно-технический сборник / ГП «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля», Днепр, 2019. С. 73-76.
Сиренко В. Н., Сокол Г. И., Савчук В. Н., Котлов В. Ю., Савчук Т. Л. Моделирование акустического излучения
струи ракеты «Циклон-4М» объемным источником: научно-технический сборник «Космическая техника. Ракетное вооружение» / ГП «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля», Днепр, 2019. С. 65-72.
Фролов В. П., Сокол Г. И., Котлов В. Ю. Волновой параметр как критерий в основе метода исследования акустических источников при старте ракет: научно- технический журнал «Авиационно- космическая техника и технология» / Харьков, 2018. С. 3-12.
Николин С. А., Сокол Г. И., Фролов В. П. Влияние газодинамических процессов на акустическое излучение при взаимодействии реактивной струи с плоской преградой: 7-я международная конференция «Космические технологии: настоящее и будущее» / Днепр, 2019. С.104.
Сокол Г. И. Решение задачи об определении характеристик акустических полей двигательных установок на основе представлений Лэмба: научный журнал «Вестник двигателестроения» / Запорожье, 2013. С.63-69.
Мироненко О. С., Сокол Г. І. Шум ракетних двигунів під час запуску ракет- носіїв космічного призначення: науково- технічний журнал «Механіка гіроскопічних систем» / Київ, 2017. С. 97-105. (IndexCopernicus).
Сокол Г. И., Некрасов В. С., Мироненко Е. С., Хорищенко А. А. Визуализация акустических излучений от двигательной установки ракеты в первые секунды полета: научно-практический журнал «Космическая наука и технология» / Киев, 2019. - No 25 - No4. С. 36-40.
Panda J., Mosher R., Porter D. J. Identification of Noise Sources during Rocket Engine Test Firings and a Rocket Launch a Microphone Phased-Array / NASA / TM- 2013-216625, December 2013. P. 1-20.
Батутина Т. Я. Обзор результатов экспериментальных исследований по снижению шума струи при старте ракет- носителей путем впрыска воды: збірник доповідей. Матеріали XIV наукових читань «Дніпровська орбіта - 2019» / Дніпро, 2019. С. 140-142.
Малюга В. С. Вовк И. В. Расчет турбулентных пульсаций давления в пограничном слое ракеты: тези 7-ї міжнародної науково-практичної конферкнції «Комп’ютерна гідромеханіка» / Київ, 2020. С. 47.
Игдалов И. М., Шептун Л. Д., Поляков Н. В., Шептун Ю. Д. Ракета как объект управления: ученик / под ред. акад. С. Н. Конюхова, Днепропетровск, 2004. 544с.
Гринченко В. Т., Вовк И. В., Маципура В. Т. Волновые задачи акустики: учебное пособие / Национальная академия наук Украины. Институт гидромеханики. Киев, 2009. C. 95-163.
Сапожков М. А. Электроакустика: учебник / издательство «Связь», Москва, 1978. С. 272.
Тюлин В. Н. Введение в теорию излучения и рассеяния звука: пособие для студентов старших курсов / издательство «Наука», Москва, 1976. С. 253.
Ржевкин, С. Н. Курс лекций по теории звука: учебное пособие /Москва, 1960. С. 261.
Справочник по технической акустике: справочник / под ред. Хекла М. и Мюллера Х.А. – Л.: Судостроение. 1980. С. 440.
Авиационная акустика. А. Г. Мунин, Б. М. Ефимцев, Л. Я. Кудисова и др.; под ред. А. Г. Мунина. – М.: Машиностроение. 1986. С. 264.
Загревский Е. О. Расчет акустических характеристик при моделировании струи цилиндрическим излучателем: 7-я международная конференция «Космические технологии: настоящее и будущее» / Днепр, 2019. С. 31.
Cокол Г. И. Метод определения вида источников акустического излучения в первые секунды старта ракет космического назначения: системне проектування та аналіз характеристик аерокосмічної техніки. 2018. С. 10-22.
Котлов Ю. В., Сокол Г. И. Моделирование акустических характеристик при старте ракеты: 7-я международная конференция «Космические технологии: настоящее и будущее» / Днепр, 2019. С. 35.
Котлов В. Ю., Сокол Г. И. Модель и методика расчета акустических излучений двигательной установки в первые секунды полета ракеты космического назначения: ХIII Наукові читання «Дніпровська орбіта» / Дніпро, 2018. С. 233-237.
Сокол Г. І., Шолудько А. В., Загревский Е. О. Расчет акустического излучения при моделировании струи акустическим цилиндрческим излучателем: European scientific discussions. Abstracts of the 5th International scientific and practical conference. Potere della ragione Editore / Rome, Italy, 2021. Pp. 21-27.
Договір No 791 від 31.03. 2017 / Дніпро: Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, 2017. C.6
Технічне завдання (ТЗ). – ДП КБ «Південне» ім. акад. М.К. Янгеля / 2017. C. 2.
Вихідні дані на виконання робіт за темою «Дослідження акустичних джерел випромінювання, їх полів та методів розрахунків їх характеристик при старті РКП» щодо проектування елементів ПУ.11.5895.101. ИД від 12.04.2017 р. C. 23.
