直升机舱内噪声主动控制技术研究

随着社会的发展和科学技术的进步,驾乘人员对直升机的舒适性提出了更高的要求,该要求使舒适性成为直升机产品竞争性的要素之一.而将直升机舱内振动与噪声保持在较低的水平则是满足舒适性的重要条件.本文针对直升机舱内噪声主动控制的研究进展进行了概述.首先简要介绍了直升机舱内噪声的产生与频谱特征,以及常见的噪声控制方法;之后针对主动噪声控制进行了分类,分别按照主动消声控制技术和主动结构声振控制技术进行了归纳总结,并讨论了所采用主动控制律的发展趋势;最后对直升机舱内噪声主动控制的发展进行了展望.     

飞机舱内噪声的研究现状

飞机舱内噪声是影响乘客舒适性的一项重要指标,舱内噪声的最小化是国内外共同追求的目标。在对飞机外部噪声源特性进行介绍的基础上,对噪声源/传递路径识别、舱内降噪措施以及声学试验计算等方面进行了综述。其中,噪声源以及噪声传递路径识别主要从各种识别技术手段方面展开了讨论,包括频率分析法、相关技术、修改噪声传递路径、空气传声以及结构传声的识别。而舱内降噪方法主要从被动降噪与主动降噪两方面进行全面介绍,指出被动降噪是一种修改与优化噪声传递路径的方法,而主动降噪能自动感应识别并控制噪声源,并分别给出了两者的优点及其局限性。在噪声测试与仿真模拟方面则介绍了国内外地面实验室舱内噪声的研究情况,并指出了国内的不足,对仿真计算理论进行了梳理,列出各自的适用范围。最后,指出了目前舱内噪声研究依然存在的问题与挑战,并给出了未来的研究方向。     

民机舱内噪声源及其特性分析

民机噪声是民机设计、研制中必须正视的重要问题,它涉及到民机适航性(CCAR36部要求)、座舱舒适性,结构安全性(CCAR25部要求)与市场营销和客户服务等各个方面,应严格予以限制。为了控制舱内噪声,有必要对舱内噪声的来源及声源特性进行全面地分析,以期为舱内噪声达到预定目标提供技术支持。     

浅议民机舱内声学波音与空客研究现状

民机噪声对机场环境、客舱舒适性、民机的安全都会产生影响,为此要对其进行研究和控制。针对控制舱内声学环境的目地,简要介绍了欧洲及美国控制民机舱内噪声的研究手段及现状。     

大型客机舱内声学设计方案综述(一)

噪声是飞机的固有特性,舱内噪声伴随着飞机从地面开车、起飞到降落的整个旅程,严重影响乘坐舒适性。由于降噪效果的局限性,如何在设计的初始阶段,就将声学设计融入到飞机设计中显得尤为重要,也是需要长期探索和研究的问题,正是基于上述因素提出大型客机舱内声学设计方案。     

民机环境控制系统声学设计分析

环境控制系统是飞机系统中一主要组成部分,其产生的噪声在飞机地面状态和巡航状态时主要的噪声源之一,这种噪声频率分布范围较窄,比附面层噪声对舱内声压级特别是语言干扰级的影响更大,必须加以考虑,在此阐述了环控系统的作用和主要的噪声源,提出了部分环控系统的声学设计要求和声学处理方案,确保定机座舱的舒适性。     

民用飞机声振耦合特性分析与控制

舒适性是评价民机性能的一项重要指标,民机噪声与振动直接影响到飞机的舒适性。基于控制民机舱内噪声的目的,通过对民机舱内声振耦合特性的分析,提出了控制民机舱内结构声的思路和设计方案,以期为提高民机的舒适性提供技术支持。     

基于交互仿真技术的民用飞机舒适性研究

提高民机舒适性需要各个系统的综合设计,但飞机制造成功后如果舒适性不满足要求再考虑改进舒适性,工作进行难度比较大,且未必能取得理想的效果,因此设计之初就要考虑民机客舱的舒适性。为解决此问题,设计之中选择特定的仿真软件对客舱的舒适性进行设计、评估及优化,这样舒适性设计可取得良好的设计方案,并可节约项目成本。基于此研究思路,介绍了利用VIRTOOLS软件对舱内舒适性进行设计研究的方法和思路。     

某型飞机舱内噪声测量分析

描述了某型飞机改装处理后舱内噪声测量及分析。介绍了飞机舱内噪声测量过程，对飞机在各个飞行阶段不同测点的数据分析处理，同时针对具体情况对各舱特殊结构进行测量比较分析，确切了解舱内噪声状况。     

高速列车转向架区域气动噪声风洞实验研究

转向架区域是高速列车最主要的气动噪声源.通过风洞试验的方法,测量了1:20转向架区域的舱内气动噪声和压力,分析了动车转向架、拖车转向架舱内气动噪声和脉动压力的速度标度律,及其随雷诺数的变化规律.结果表明:近场气动噪声标度律分析可以区分转向架舱内湍流脉动压力和声压,舱内湍流脉动压力能量随速度的3.2～3.9次方增加,声压级随速度的6～8次方增加,两者的分界线频率,转向架舱后壁高于舱顶部.气动噪声为具有多个峰值的宽频带噪声,频率不随雷诺数变化的峰值噪声由声共振导致,频率随雷诺数增加而增大的峰值噪声为气流冲击轮对下部导致.转向架区域的气动噪声的峰值频率与转向架舱、轮对尺寸有关,宽频带噪声受转向架形式影响.该研究结果可为理解转向架区域气动噪声源特性及降噪控制提供理论和数据支撑.     

空间站舱段精细化声振耦合建模与仿真

在空间站长期飞行中,持续、过度的噪声环境会危害航天员的身心健康,并影响工作效率。空间站设备功率大、噪声源数目多、噪声指标严苛,给噪声控制和设计带来很大的挑战。为确保舱段噪声指标满足要求,基于声学有限元方法,根据已掌握的噪声源频谱特性、舱段构型布局、设备安装方式等建立整舱复杂声振耦合精细化噪声仿真模型。对环控、热控及推进分系统等多种噪声源单独工作或同时工作时密封舱内的噪声进行仿真,得到舱内低频噪声水平特性分布。结果表明:声振耦合下舱内的总体噪声水平远高于不考虑声振耦合的情况,并导致三个航天员睡眠区头部的声压级分布差异较大。此外,睡眠区粘贴吸声材料后,对高频段的吸声降噪效果明显,对中频段有一定的降噪效果,但对低频段几乎不起作用。     

客机发动机转子噪声主动控制研究

基于飞机结构的振动信号和舱内噪声信号,采用FXLMS(Filtered-x Least Mean Square)算法设计主动降噪系统对发动机转子引起的飞机客舱内噪声进行区域化降噪控制。首先对主动降噪技术的基本原理以及采用的算法进行了阐述和推导;然后对客舱中布置的麦克风及振动传感器采集到的舱内噪声和结构振动信号进行分析,依据分析结果计算出舱内空间的声场分布情况,并在噪声较大区域安装麦克风作为主动降噪系统的降噪目标。基于相干性原理,计算了飞机结构振动信号与舱内噪声信号之间的相干性,并依据计算结果选取相干性最高的一组振动信号作为主动降噪系统的参考输入信号。最后在客舱中安装若干扬声器作为次级声源,实际测试其到目标区域麦克风之间的误差通道,根据测试的误差通道传递函数并结合振动、噪声数据进行主动降噪仿真。仿真结果表明设计的主动降噪系统能够在目标区域取得明显的降噪效果。     

飞机座舱颗粒物浓度评估方法研究

飞机客舱内的空气品质越来越受到关注，舱内颗粒物浓度超过限值会对人体健康造成伤害。因此在飞机通风系统设计时必须考虑座舱颗粒物浓度限值对系统设计的约束。可吸入颗粒物包括粗颗粒物PM10和细颗粒物PM2.5。以某民用飞机为研究对象，提出飞机座舱颗粒物浓度评估方法。通过对国内外相关技术文献调研并进行指标权衡分析，得到颗粒物浓度权衡指标限值。以舒适值作为设计需求，对某民用飞机通风系统设计方案的需求符合性进行评估。结果表明，不考虑舱内源产生的颗粒物时，达到稳定的舱内颗粒物浓度与座舱容积、通风量无关，座舱内颗粒物浓度稳定值PM2.5为31.5 μg/m3，PM10为51.75 μg/m3。为满足座舱颗粒物环境舒适性设计需求，需增加过滤器。经计算，不安装再循环过滤器时，引气过滤器效率最低限值为5.5%；不安装引气过滤器时，再循环过滤器效率最低限值要求为26%。     

直升机舱内降噪技术研究

舱内噪声问题是影响直升机竞争力的一个重要因素。以某直升机作为研究对象,将飞行噪声数据作为输入,分别从噪声预计技术、噪声被动控制技术、噪声主动控制技术三个方面开展直升机降噪技术研究,并根据理论分析和试验结果,实施了直升机舱内主动、被动综合降噪设计,以较小的重量代价,取得了试验室环境6dBA综合降噪效果,达到了预期目标。     

直升机振动和噪声联合环境对人体的影响

在现有的国军标中,对乘员处有单独的振动和噪声标准。本文提出了振动和噪声联合环境对人体不适度的影响,并通过美国宇航局(NASA)不舒适指数进行衡量,可用这一标准作为新研制直升机振动和噪声环境评估的依据。在此基础上初步计算了某型直升机驾驶舱振动和噪声联合环境下的NASA不舒适性指数,计算结果表明,该型直升机的乘员不舒适百分比达到90%以上,说明了我国直升机在降振、减噪方面的设计有待提高。     

军用涡轮螺旋桨飞机内部装饰降噪设计与试验研究

叙述了涡轮螺旋桨飞机的噪声来源及主要传播途径 ,阐述了舱内噪声的控制与降噪设计原理 ,并进行了降噪试验研究     

载人航天器设备隔舱噪声预测与控制方法研究

针对某载人航天器设备隔舱安装了多个高声级辐射噪声源设备,可能导致密封舱内噪声过大的问题。综合采用有限元法与统计能量分析法进行舱内噪声分析,并依据分析结果进行噪声控制。仿真结果表明密封舱噪声超过73 dBA,舱内声环境恶劣。采用吸声泡沫对设备隔舱内表面进行吸声处理,降低噪声高频能量;对设备隔舱仪器板用埋梁方式改变其低频模态特性,以降低设备低频噪声的透射。仿真结果表明,采取两项噪声控制措施可使噪声总声级降至60 dBA以下。     

直升机舱内噪声主动控制系统的设计与仿真研究

针对直升机舱内存在着较高的低频噪声,提出了一种自适应主动噪声控制系统的设计方案,在此基础上,利用FLMS算法对系统的运行情况进行了仿真.结果表明,运用此设计方案,能取得比较满意的降噪效果.     

内埋武器舱动态流动特性及降噪控制方法研究

流动经过武器舱会产生诸如边界层分离、剪切层失稳、气动噪声等一系列复杂流动特征，进而可能对舱内设备和结构造成破坏。本文以近真实复杂内埋武器舱为研究对象，通过高精度数值仿真获取内埋武器舱动态流动特性；根据流场特性，分析武器舱内噪声产生机理，提出了前缘扰流片、导波管以及前缘吹气三种流动控制方案。通过高速风洞试验，系统分析了舱门开度、内埋武器挂载等因素对武器舱内噪声水平的影响，并且对不同扰流装置的降噪效果进行了测试分析。结果表明：内埋武器舱内流动以小尺度湍流结构为主；前舱在舱门小开度时总声压级较高，随开度增加后舱总声压级增大，舱门开到一定程度后，舱内总声压级分布基本一致。舱内挂载武器减弱流动对各壁面的拍击强度，使得舱内各壁面总声压级降低。三种控制方式均能够抬高剪切层，减弱武器舱内的能量注入，进而对武器舱内总声压级产生一定的降噪效果。在本文研究范围内，前缘扰流片的降噪效果最为显著，降噪幅值达5 dB。     

基于改进PMV指标的飞机驾驶舱热舒适性分析

由于飞机驾驶舱处于高空太阳辐射的狭小热环境中,现有的人体热舒适性评价指标无法准确评价其热舒适性。本文从人体热平衡方程出发,对人体热舒适性预测平均评价(PMV)指标中的辐射换热项进行了修正,提出了一种适用于飞机驾驶舱内部热舒适性评价的指标PMV_F(PMV for Fighter)。同时,采用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方法对驾驶舱内部气流组织进行了数值计算,并对其热舒适性进行了分析。计算结果与实验数据吻合较好,基于PMV_F指标的计算结果能够反映驾驶舱内飞行员的热舒适状况,表明该方法可以用于飞机驾驶舱的热舒适性设计与评价。