Âm học khí động Hàng không và Quân sự

Vấn đề cốt lõi của âm học khí động (aeroacoustics) là hầu hết các kịch bản thử nghiệm đều tốn kém và mất nhiều thời gian, trong khi các thử nghiệm lý thuyết dựa trên phần mềm tính toán lại khó mô phỏng một cách thực tế. Do sự phức tạp của các biến đổi áp suất trong lớp biên, các mô phỏng thường cần nhiều giai đoạn hiệu chỉnh và xác thực.

Cụ thể, việc định lượng và hiểu rõ tiếng ồn do dòng chảy và nhiễu động gây ra trên các loại phương tiện như máy bay, ô tô và thiết bị bay không người lái (drone) là rất khó khăn. Các công cụ mô phỏng thường chậm và thiếu chính xác do tính chất ngẫu nhiên của nhiễu động. Các thử nghiệm âm học thực nghiệm thì tốn chi phí cao vì cần sử dụng hầm gió tiêu âm (anechoic wind tunnel). Ngoài ra, các thử nghiệm trên máy bay thường phải sử dụng mô hình thu nhỏ hoặc các bộ phận riêng lẻ, đòi hỏi khả năng đo ở tần số cao hơn.

Aeroacoustics là một yếu tố thiết yếu trong thiết kế, chứng nhận và vận hành các phương tiện hàng không vũ trụ. Các nguồn tiếng ồn gió điển hình được minh họa bên dưới.

Đo lường lớp biên (Boundary Layer Measurements)

Trọng tâm chính của các thử nghiệm tiếng ồn gió trong ngành hàng không vũ trụ là các phép đo trong lớp biên. Trong lĩnh vực này, loại đo lường này ngày càng trở nên quan trọng. Mục tiêu chính là tách biệt tín hiệu âm thanh khỏi tiếng ồn nhiễu động do dòng chảy gây ra. Các mục đích bao gồm: định lượng công suất âm thanh phát ra từ cấu trúc, xác định vị trí nguồn âm thanh bằng cách sử dụng mảng micro, và đo lường ứng suất nhiễu động mà cấu trúc phải chịu.

Theo lý thuyết lớp biên, các phép đo phải được thực hiện chính xác trên bề mặt của cấu trúc, vì các đặc tính thống kê của dòng chảy thay đổi nhanh chóng khi khoảng cách từ lớp biên tăng lên. Ngoài ra, cần tránh làm thay đổi hình dạng hình học của cấu trúc, vì điều này có thể làm thay đổi đáng kể dòng chảy. Xem hình minh họa bên dưới.

Do sự phức tạp trong việc đo lường các biến đổi áp suất lớp biên, việc mô phỏng âm học khí động vẫn còn rất khó khăn và thường đòi hỏi nhiều giai đoạn xác thực và hiệu chỉnh. Tuy nhiên, sự gia tăng năng lực tính toán kết hợp với các micro đo lường chính xác từ GRAS đã cho phép thực hiện các thử nghiệm trong hầm gió và trên chuyến bay thực tế. Điều này giúp nghiên cứu các ý tưởng hàng không mới, kiểm chứng hiệu suất của các thiết kế sáng tạo thông qua xác thực thực nghiệm các mô hình CFD, và xác nhận độ chính xác của các mô hình dự đoán.

Có hai phương pháp gắn micro để đo trong lớp biên:

• Gắn xâm nhập (flush-mounting)

• Gắn không xâm nhập (surface-mounting)

Flush-mounting là phương pháp được ưu tiên vì micro nằm cùng mặt phẳng với bề mặt xung quanh, không tạo ra nhiễu động bổ sung.

Hãy khám phá dòng micro flush-mount và phụ kiện gắn của chúng tôi, chẳng hạn như 47BG-FV và giá gắn tiết kiệm diện tích đi kèm.

Tuy nhiên, có những trường hợp không thể gắn flush-mount, ví dụ như:

• Không có không gian bên dưới bề mặt

• Vật thể không thể thay thế

• Việc khoan vào bề mặt sẽ làm hỏng vật thể

• Chỉ cần thực hiện một phép đo nhanh

Trong những tình huống như vậy, micro gắn bề mặt như Ultra-Thin Precision (UTP) với kích thước siêu nhỏ (chỉ 1 mm độ dày) là lựa chọn lý tưởng.