火箭整流罩内声场分析及降噪技术研究

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运载火箭在发射阶段的声振环境非常恶劣,恶劣的声振环境容易引起整流罩内航天器的一些电子设备失效,因此对整流罩内声振环境进行研究,进而提出措施改善其声振环境具有重要价值和意义。本文采用有限元法和统计能量法对整流罩内的声场进行了预测,并分析了影响整流罩内噪声的主要板块,确定了综合采用吸声和阻尼处理来减小整流罩内声压级的方案。整流罩主要组成部件为蜂窝夹层板结构,因此文中对蜂窝夹层板进行了细致研究,首先利用有限元法对蜂窝夹层板进行了隔声量计算,分析了面板厚度、蜂窝芯边长、蜂窝芯厚度和高度等参数对其隔声量的影响,然后通过蜂窝夹层板的模态振型分析了影响其最低共振频率的因素,并与实验结果进行了对比,验证了仿真结果的正确性。鉴于所需分析的频率范围较宽,且不同的计算方法适用于不同的频率范围,故文中将整流罩声场的分析频率划分为低频和中高频,并分别采用有限元法及统计能量法对其声场分布进行了预测。低频仿真计算时,建立了整流罩的有限元模型,考虑了整流罩结构与流体的耦合作用,进行了低频声场响应分析,计算出了整流罩内特定场点的声压级曲线。中高频仿真计算时,建立了整流罩统计能量分析模型,将其划分为整流罩结构子系统和声腔子系统,确定了统计能量法分析时所需的主要参数,并进行了整流罩声场吸声系数灵敏度分析。将整流罩划分为多个板块,分析了各板块对整流罩内声场的贡献,确定了对声场贡献较大的板块。另外对吸声材料及阻尼进行了相关研究,确定了适用于整流罩声场环境的吸声材料和阻尼结构的各项参数。并对比分析了将阻尼材料和吸声材料铺设于整流罩内壁局部区域与全部区域的降噪效果,最终确定了整流罩内减振降噪的整体方案。
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