Doklady PhysicsDoklady PhysicsДоклады Российской академии наук. Физика, технические науки2686-74003034-5081The Russian Academy of Sciences69784210.7868/S3034508125050082МЕХАНИКАResearch ArticleSTUDY OF THE MECHANISMS OF PENETRATION OF SOUND SHOCK INTO A ROOMИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ПРОНИКНОВЕНИЯ ЗВУКОВОГО УДАРА В ПОМЕЩЕНИЕValishinaA. A.ВалишинаА. А.alya_valishina@bk.ruVedeneevV. V.ВеденеевВ. В.vasily@vedeneev.ruGareevL. R.ГареевЛ. Р.gareev@imec.msu.ruZhidyaevK. A.ЖидяевК. А.kirill.a.zhidyaev@imec.msu.ruLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет имени М. В. Ломоносова150920255241VOL 524, NO1 (2025)ТОМ 524, №1 (2025)505805122025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://jdigitaldiagnostics.com/2686-7400/article/view/697842

This paper presents the results of numerical modeling of the penetration of a sonic boom into a room through a building window. The calculation results are validated by field measurements of a sonic boom caused by a supersonic aircraft flying at cruising altitude. It is found that the main transmission mechanism is the displacement of the window frame in the window opening as a whole, and not the excitation of the first natural mode of the window. The influence of the stiffness and damping of the sealing of the window unit in the window opening on the passage of a sonic boom is studied. It is found that an increase in both of these parameters significantly reduces the amplitude of the sonic boom inside the room.

Представлены результаты численного моделирования проникновения звукового удара в помещение через окно здания. Результаты расчетов валидированы натурными измерениями звукового удара, вызванного пролетающим на крейсерской высоте сверхзвуковым самолетом. Получено, что основным механизмом передачи является смещение оконного блока в оконном проеме как целого, а не через возбуждение низшей собственной формы колебания окна. Проведено исследование влияния жесткости и демпфирования заделки оконного блока в оконном проеме на прохождение звукового удара. Установлено, что увеличение обоих этих параметров существенно снижает амплитуду звукового удара внутри помещения.

sonic boomacoustics of buildingselasticity of window fasteningsзвуковой ударакустика сооруженийупругость оконных крепленийИсследование выполнено в рамках государственного задания МГУ имени М. В. Ломоносова.Chernyshev S.L. Zvukovoi udar. M.: Nauka, 2011. 351 s.Newberry C. W. The response of buildings to sonic boom // J. Sound Vib. 1967. V. 6 (3). P. 406–418.Klos J., Buehrle R. D. Vibro-acoustic response of buildings due to sonic boom exposure: june 2006 field test. NASA report TM-2007–214900. 2007.Klos J. Vibro-acoustic response of buildings due to sonic boom exposure: july 2007 field test. NASA report TM-2008–215349. 2008.Norén-Cosgriff K., Belyaev I., Lovholt F. Building vibration induced by sonic boom – field test in Russia // Appl. Acoustics. 2022. V. 185. 108422.Rallabhandi S.K., Mavris D.N. Aircraft Geometry Design and Optimization for Sonic Boom Reduction // J. Aircraft. 2007. V. 44 (1). P. 35–47.Farhat C., Maute K., Argyow B., Nikbay M. Shape Optimization Methodology for Reducing the Sonic Boom Initial Pressure Rise // AIAA Journal. 2007. V. 45 (5). P. 1007–1018.Han Z., Qia J., Zhang L., Chen Q., Yang H., Ding Y., Zhang K., Song W., Son B. Recent progress of efficient low-boom design and optimization methods // Prog. Aerospace Sci. 2024. V. 146. 101007.Ishikawa H., Makino Y., Ueno A., Kanamori M. Sonic Boom Assessment in Primary Boom Carpet of Low-Boom Supersonic Airplane (NASA C25D) // AIAA Scitech 2019 Forum. 2019. AIAA 2019–0298.Kiselev A. F., Kovalenko V. V., Pritulo T. M. Issledovanie zvukovogo udara: raschet i eksperiment // Inzhenernyi zhurnal: nauka i innovatsii. 2017. № 8 (68).Rubenko O. V., Makov Yu. N. Zvukovoi udar: ot fiziki nelineinykh voln do akusticheskoi ekologii (obzor) // Akust. zhurn. 2021. T. 67. № 1. S. 3–30.Vadieiev Kh. F., Kraiko A. N., Tillaeva N. I. Ob uproshchenii chislennykh i analiticheskikh "instrumentov" opisaniia "zvukovogo udara" // ZhVMiMF. 2022. T. 62. № 4. S. 642–658.Chernyshev S. L. O rasprostranenii volny zvukovogo udara v turbulentnoi srede // Uch. zap. TsAGI. 2018. T. XXXVII. № 3. S. 52–61.Yudashev P. V., Karlova M. M., Khokhlova V. A., Blan-Belon F. Chislennoe modelirovanie nelineinogo parabolicheskogo uravneniia dlia analiza statistiki vospriinimaemogo urovnia shuma volny zvukovogo udara posle prokhozhdeniia turbulentnogo sloia atmosfery // Akust. zhurn. 2021. T. 67. № 1. S. 31–44.Remillieux M. C., Burdisso R. A., Reichard G. Transmission of sonic booms into a rectangular room with a plaster–wood wall using a modal–interaction model // J. Sound Vib. 2009. V. 327. P. 529–556.Sizov N.V., Plotkin K.J., Hobbs C.M. Predicting transmission of shaped sonic booms into a residential house structure // J. Acoust. Soc. Am. 2010. V. 127 (6). P. 3347–3355.Remillieux M.C., Corcoran J.M., Haac T.R., Burdisso R.A., Svensson U.P. Experimental and numerical study on the propagation of impulsive sound around buildings // Appl. Acoust. 2012. V. 73. P. 1029–1044.Remillieux M.C. External pressure loading, vibration, and acoustic responses at low frequencies of building components exposed to impulsive sound // Appl. Acoust. 2012. V. 73. P. 1059–1075.Ou D., Ming Mak C. The effects of elastic supports on the transient vibroacoustic response of a window caused by sonic booms // J. Acoust. Soc. Am. 2011. V. 130 (2). P. 783–790.Ou D., Ming Mak C. Minimizing the transient vibroacoustic response of a window to sonic booms by using stiffeners // J. Acoust. Soc. Am. 2014. V. 135 (4). P. 1672–1675.