基于微穿孔板吸声结构的直升机舱内降噪技术研究

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众所周知,直升机舱内噪声十分严重。近年来,随着直升机应用数量的增加以及人们对舒适性要求的提高,直升机舱内噪声问题急需解决。本文以直升机主减速器齿轮啮合引起的舱内噪声控制问题为背景,研究微穿孔板吸声结构的舱内降噪特性。本文主要研究工作包括以下几部分:(1)理论建模与参数规律分析。基于马大猷的微穿孔板吸声理论,对微穿孔板吸声结构的声阻抗和吸声系数进行了系统的理论推导,在此基础上,详细探究了结构参数对微穿孔板吸声结构吸声系数的影响,为微穿孔板吸声结构设计参数的选择提供了依据。(2)样例微穿孔板吸声结构的设计及试验验证。基于分析得到的参数影响规律,以模拟机舱为对象,设计得到了满足其使用需求的微穿孔板吸声结构,并对其吸声特性进行了仿真验证。进一步搭建微穿孔板吸声结构的吸声性能测试试验平台,通过试验得到了微穿孔板吸声结构的吸声系数,验证结构参数设计的准确性。(3)舱内降噪特性仿真研究。首先建立了减速器的动力学模型。在此基础上,将减速器系统安装到模拟机舱中,并建立得到了模拟机舱声振动力学模型。通过仿真研究,得到了减速器激励下安装了微穿孔板吸声结构的舱内噪声响应。进一步与舱内无微穿孔板吸声结构的仿真结果进行对比,初步验证了微穿孔板吸声结构的舱内降噪效果。(4)舱内降噪特性试验研究。为了充分验证所设计的微穿孔板吸声结构的舱内降噪特性,搭建了安装有微穿孔板吸声结构和没有安装微穿孔板吸声结构的模拟机舱试验平台,并开展了舱内噪声试验研究。试验中通过真实主减速器产生齿轮啮合振动激励,以模拟直升机内部的复杂声振环境。试验结果表明:安装微穿孔板吸声结构后,在800-1000Hz和1200-2000Hz的宽频范围以及该范围内所有齿轮啮合谐波频率处均具有优良的舱内降噪效果,最大衰减量超过20d B,充分验证了该吸声结构用于直升机舱内降噪的有效性。本文研究成果将为基于微穿孔板吸声结构的直升机舱内噪声控制技术提供重要的理论分析基础和试验依据。
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