飞机典型壁板隔声特性试验研究

针对飞机声学设计常见的传递路径隔声设计问题,对飞机典型壁板的隔声特性进行了试验研究,主要测试了飞机壁板结构形式、隔声隔热层和内饰板的安装方式对飞机壁板隔声特性的影响规律,为飞机舱内声学设计提供工程指导经验。试验结果表明,整体壁板比铆接壁板隔声特性优越,尤其在低频段,可采用整体壁板提高低频隔声量,隔声隔热层包桁包框的安装方式隔声特性优于填充式和包桁不包框的方式,内饰板间缝隙对壁板隔声量影响大,需要对飞机内饰板间缝隙应采取声密封设计。     

金属与复材机舱壁板隔声量仿真及声学优化

为研究金属及复材对机舱壁板隔声量的影响，建立了隔声量的统计能量模型，并通过均质铝板隔声量的理论计算结果及有限元仿真结果验证其有效性，利用该统计能量模型分析了不同铺层方式对复材板隔声量的影响，对比了等厚度、等面密度条件下金属板和复材板的隔声性能差异，最后通过铺设阻尼优化了复材板的隔声性能。分析结果表明：单向层厚度以及铺层层数的改变对复材板隔声量影响很小；厚度相同时，铝板的隔声量明显高于复材板，而面密度相同时，在高于2 500 Hz的高频段，铝板的隔声量高于复材板，其余频率下二者隔声量相近；阻尼优化后的复材板与优化前相比在2 500 Hz、3 150 Hz和4 000 Hz三个频率处隔声量分别提升1 dB、4.1 dB和18.6 dB，其他频率处隔声量变化较小，证明使用阻尼材料可以有效提高复材板的隔声性能。     

利用统计能量分析预测飞机舱壁板的隔声量

 本文应用统计能量分析方法研究了随机入射声通过飞机舱壁板的隔声量,并给出了单壁结构和相互连接的双壁结构的隔声量计算公式。利用所得公式对Y-7飞机舱壁板的隔声量进行预测,预测值与实验结果吻合较好。     

动力吸振器用于飞机壁板减振降噪的研究

在对飞机壁板附加动力吸振器前后的振动分析基础上,设计了适合于飞机壁板安装的动力吸振器,在~块飞机壁板上进行了实验,结果与理论计算~致。研究表明,动力吸振器用于飞机壁板减振降噪具有良好的前景。     

聚酰亚胺泡沫吸声性能与理论分析

采用前驱体微球法制备闭孔聚酰亚胺泡沫,并对其吸声性能进行了研究。结果表明,闭孔聚酰亚胺泡沫具有共振吸声特点;对闭孔聚酰亚胺泡沫的吸声系数进行了理论推导,研究了泡沫厚度对泡沫吸声性能的影响,分析了聚酰亚胺泡沫的吸声理论;采用闭孔泡沫与开孔泡沫组合后,泡沫整体吸声性能显著提高。     

连续型和非连续型蜂窝芯材的共振吸声结构性能研究

以芳纶纸蜂窝、内嵌树脂隔板和微穿孔面板为原料,制备了连续和非连续双自由度共振吸声结构,对两种共振吸声结构的力学性能和吸声系数进行对比研究。结果表明：连续蜂窝芯材所制备共振吸声结构的压缩和拉伸性能高于非连续型共振吸声结构,其中非稳定型压缩强度和拉伸强度高19%,稳定型压缩强度高32%,稳定型压缩模量高43%,剪切性能基本相当;两层蜂窝芯材容易出现孔格错位（非连续型共振吸声结构）,引起错位区域的微孔堵塞,使该结构的共振吸收峰与理论值出现较大差异。     

声处理蜂窝夹层结构在飞机座舱降噪设计中的应用

 本文简要介绍了在螺旋桨飞机座舱降噪设计中采用的蜂窝刚度处理技木。通过对蜂窝夹层结构板的声透射理论分析,阐明了利用这种降噪处理方法改善低频螺旋桨飞机座舱噪声环境的原理;给出了机身侧壁壁板试件经过蜂窝刚度处理前后的隔声量试验结果。通过处理前后两种状态下隔声量曲线的比较,表明蜂窝刚度处理对改善机身侧壁壁板低频隔声量的效果。     

民用飞机舱内吸声材料性能研究（二）

描述了飞机客舱内起吸声作用的材料或结构及其吸声状况，给出了十多种飞机舱内材料的吸声系数测量结果，并进行了相关分析，为飞机舱内声学设计提供参考依据。     

共振吸声结构在航空发动机上的应用进展

共振吸声结构是由穿孔面板、蜂窝及刚性背板形成的三明治夹层结构,该结构广泛应用于发动机消声短舱内,取得了良好的降噪效果。随着声学理论及制造工艺的不断进步,共振吸声结构从最初的单自由度逐步发展为多自由度甚至内嵌多自由度阶段,吸声效果也取得了较大进步。详细阐述共振吸声结构的吸声原理,并在此基础上介绍国内外发动机消声短舱的发展历程。指出发动机消声短舱的两个发展趋势及在进行短舱声衬结构的精细化设计时要考虑的细节问题,例如背景剪切流动、入射声压级、制造误差等。     

运12飞机客舱降噪技术研究

运12飞机客舱降噪取得了14 dB(A)的降噪效果,初步成功地改善了该机客舱恶劣的噪声环境。本文概要介绍在运12飞机客舱降噪研究中所提出的综合降噪处理技术,主要包括附加蜂窝刚度夹层结构、安装动力吸振器、改进窗结构设计、更换门窗边条封闭状态等。04架试验机降噪处理前后舱内声压级测量结果的比较,表明了综合降噪处理技术具有良好的降噪效果,而增重只有运12飞机重量的0.8％。     

微玻璃半球壳体谐振子的设计、制备与表征

近年来美国国防高级研究计划局大力推进三维壳体谐振陀螺(尤其是高性能半球谐振陀螺)的微型化,以实现惯导级性能的微机械振动陀螺。提出发泡法制备直径小于1cm的微壳体谐振子,利用发泡剂在高温下释放气体,使软化后的玻璃在气压差和表面张力的作用下形成三维轴对称壳体。大气环境下多普勒测振仪的测试结果表明,利用发泡法制备的微壳体谐振子的酒杯二阶模态的谐振频率为11kHz,频率分裂值为72Hz,相对裂解值为0.65%,相应的品质因子Q值约为970和1127。发泡法有望提供一种低成本、高性能微壳体谐振子的制备方法。     

金属筒形谐振陀螺的频率修调技术研究

旋转对称结构的谐振陀螺与传统的陀螺相比,具有高寿命、高稳定性、结构简单等诸多优点,然而该种陀螺在加工制造过程中产生的各种误差以及密度应力不均等缺陷,使得谐振子产生频率裂解,严重影响了陀螺性能。国内外对于频率裂解消除的技术已有一定研究,但缺乏系统化的算法指导修调过程。针对一种金属筒形谐振陀螺,推导了一套系统直观、便于指导修调过程的频率修调算法,并通过仿真验证了该算法的实用性。最后,搭建了一套基于电磁激励、声波检测的频率修调系统,按照修调算法进行了修调实验,成功将谐振子频率裂解修调至0.04Hz。     

A Quasi-Optic Imaging Resonator for Plasma Diagnostics

A new resonant quasi-optic interferometer has been developed which has a unique capability to deduce spatial information about perturbing plasma media. The fundamental property of the resonator is that it is multiply degenerate. Its geometry consists of four spherical mirrors arranged in a confocal ring configuration such that the transverse modes are simultaneously resonant. Energy is coupled into and out of the resonator by thin dielectric film beam splitters. When perturbed, it is found that the resonant frequency of the system depends on the point at which the field is measured and this dependence is directly related to the geometry of the perturbation. The results of a theoretical analysis of the perturbation of the resonator are presented and preliminary experimental measurements of a 4-mm system are discussed.     

A comparative study on acoustic damping induced by half-wave, quarter-wave, and Helmholtz resonators

The damping characteristics of three-type resonators, a half-wave, a quarter-wave, and a Helmholtz resonator are studied experimentally by adopting linear acoustic test. A quantitative acoustic property of sound absorption coefficient in a model enclosure with the resonators is measured and thereby, the acoustic-damping capacity of a resonator is characterized. For a comparative study on acoustic damping, the damping capacity of a half-wave resonator is compared with that of the other resonators. A half-wave and a quarter-wave resonators have the same damping mechanism, but a quarter-wave resonator has much larger damping capacity than a half-wave resonator with the same diameter of a single resonator. It is found that shorter length of a resonator has the advantage of longer one with respect to the damping capacity. The damping capacity of a Helmholtz resonator increases with cavity volume and does as the orifice length decreases. A Helmholtz resonator has the highest damping capacity of three-type resonators and a half-wave resonator has the lowest. Besides, a Helmholtz resonator requires the smallest number of resonators for optimal damping. The design criterion of each resonator on the optimal damping is provided by the normalized parameter of open-area ratio and the similarity behavior for the optimal damping is observed for various enclosure diameters.     

前缘高频振动对亚声速开式空腔内强噪声影响的数值研究

空腔流动现象广泛存在于各类航空飞行器中,对其包含的多种复杂物理现象的研究具有十分重要的工程及实际意义。采用大涡模拟方法对开式空腔噪声进行数值仿真,并研究了腔体前缘壁面施加高频振动后对腔体内部纯音噪声及模态的影响。研究发现随着壁面振动频率的提高,腔体内部的纯音噪声峰值逐渐降低,当腔体前缘壁面振动频率达到4000 Hz时,腔体内部1阶与2阶模态的纯音噪声峰值分别降低15 dB和17 dB。因此在腔体前缘壁面施加高频振动能显著地降低腔体内部的纯音噪声,为扩展开式空腔的工程应用奠定了良好的理论基础。     

国内主流机型客舱声品质表现分析

舱内声环境是决定飞机乘坐舒适性的主要因素之一,而声品质是声环境的一个重要特征。目前声品质分析通常采用主观评价和客观评价两种途径,其中声品质客观评价通过分析噪声数据的频谱特性等物理参数,能更客观的反映声音特性。本文通过高精度的双耳采集设备实测了国内主流机型在巡航阶段的声环境数据,并对相关数据进行声品质客观分析。根据本文测量结果的分析,飞机客舱内的A声级在69.4 dB（A）~83.9 dB（A）之间,响度在28.4 sone~52.5 sone之间,尖锐度分布较均匀,数值在1.1 acum~1.4 acum之间。根据频谱云图结果,噪声源主要集中在200 Hz~400 Hz频段,并且噪声强度在客舱中后部有明显增强。总体来说,各个采样机型客舱内的声品质表现整体处于可接受的水平,其中客舱前部的声品质表现要优于客舱中后部位置。     

Pulse tube refrigerators

Interest in the pulse tube comes from its potential for high reliability and low level of induced vibration.A numerical model has been developed to provide a tool for practical design. It has been successfully validated against the experimental results obtained with a single stage double inlet pulse tube which has achieved a temperature of 28 K at a frequency of a few Hz.Further developments have demonstrated the capability of operating a pulse tube at higher frequencies in association with a Stirling pressure oscillator.Current projects include coaxial geometry for miniature pulse tubes with linear resonant pressure oscillators. A 4K multistaged pulse tube is also in development.     

机身刚度对双体飞机颤振的影响规律分析

针对某双体飞机颤振特性复杂的问题,本文采用片条理论修正后的偶极子网格方法,建立了双体飞机非定常气动力模型,同时基于地面振动试验建立了不同机身刚度双体飞机等效梁模型。通过有限元方法,分析了机身刚度对双体飞机结构动力学的影响,同时通过求解耦合得到的频域方程,探究了机身刚度对双体飞机颤振的影响规律。研究结果表明,机身截面垂向刚度对机身一阶垂直对称弯曲模态、机身一阶垂直反对称弯曲模态与平尾滚转模态频率影响较大。机身截面垂向刚度降低到原设计刚度67%时,机身反对称弯曲模态对平尾扭转效应增强,机身一阶垂直反对称弯曲模态、平尾滚转模态与平尾一阶垂直反对称弯曲模态耦合,双体飞机在269.34 m/s时发生颤振,颤振频率为37.2 Hz。     

有声腔推力室的声学振型及其阻尼特性研究

为确定多声学模态压力振荡条件下带有1/4波长管声腔推力室的声学振型及其阻尼特性,揭示1/4波长管声腔对推力室压力振荡的抑制作用机理,对有声腔推力室和无声腔推力室进行近圆周壁面的定容弹激励仿真,激发了多模态的声学振型,给出了推力室压力分布的时空演化,并采用半带宽法定量评价每个激发声学振型的阻尼特性。结果表明：1/4波长管声腔成功抑制了目标振型（一阶切向振型）压力振荡,大幅度减小其幅值,而不是大幅度增加其半带宽,但可能增强其它非目标振型的压力振荡。声腔通过削弱目标振型波峰波谷压力差、声腔入口漩涡和增加壁面面积等三种方式来抑制目标振型压力振荡,主要以前者为主,前者旨在降低目标振型幅值,后两者是增加其半带宽。     

凹面腔内的激波会聚冷态实验

为研究两级脉冲爆震发动机中激波聚焦起爆技术,研制了激波会聚起爆原理样机,建立了整套实验系统.利用三维激波会聚起爆原理样机,开展了导流角度、气流出口面积、尾喷管扩张角、凹面腔与射流入口间距离等对凹面腔内气动振荡频率和压力影响的冷态实验研究.结果表明:导流角增大,气动振荡频率增大;气流出口面积减小,气动振荡频率增大,凹面腔底部动态压力脉动幅值增大;喷管扩张角度增大,气动振荡频率数目增多;随着凹面腔与环形射流入口间的距离L增长,气动振荡频率降低,凹面腔底部动态压力脉动幅值降低.