谷斌

摘 要：民機(jī)內(nèi)部噪聲控制關(guān)系到艙內(nèi)乘員的舒適性，也是商用飛機(jī)參與市場競爭的重要參數(shù)，如何在考慮成本的情況下，最大限度的降低艙內(nèi)噪聲是飛機(jī)設(shè)計(jì)及制造商們的共同目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：艙內(nèi)噪聲控制 動態(tài)吸振器 振動隔離器

中圖分類號：V24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0055-01

內(nèi)部噪聲等級可以通過控制噪聲源或在傳播過程中使其衰減的方法來控制。原則上，在噪聲源處開始噪聲控制是最可取的辦法，然而除非在飛機(jī)的基本設(shè)計(jì)時(shí)就采用這些相關(guān)的技術(shù)，否則實(shí)現(xiàn)起來可能非常困難或成本高昂。因此，大多數(shù)飛機(jī)需要在噪聲傳播過程中將其衰減。

飛機(jī)的噪聲控制最常用的方法是采用機(jī)艙側(cè)壁內(nèi)填加玻璃纖維毛氈等材料，這種處理技術(shù)既可以降低為飛機(jī)艙內(nèi)隔熱保溫又可以減少結(jié)構(gòu)噪聲，這是最傳統(tǒng)的噪聲控制方法，在這里就不贅述了。

下面將介紹幾種除此之外的噪聲控制方法。

1 結(jié)構(gòu)附件

除了采用側(cè)壁處理技術(shù)外，機(jī)身結(jié)構(gòu)的噪聲傳播與聲輻射特性可以通過附加質(zhì)量、阻尼或剛度的方式改變。在這三種方式中，增加阻尼是目前飛機(jī)產(chǎn)品中最常應(yīng)用的方法。改變質(zhì)量和剛度的方法還處于試驗(yàn)探索研究階段。

如果該噪聲的傳播或者輻射是在現(xiàn)有阻尼不高的情況下通過結(jié)構(gòu)共振響應(yīng)來控制，那么在蒙皮上附加阻尼材料可以顯著的降低機(jī)艙內(nèi)噪聲水平。在裝飾板基頻之下單獨(dú)板響應(yīng)是剛度控制的，因此增加裝飾板的阻尼對噪聲傳播的影響是可以忽略的。同樣，除了接近臨界頻率外，阻尼對于質(zhì)量作用定律傳播不是非常有效，而臨界頻率通常高于研究者所關(guān)心的飛機(jī)內(nèi)部噪聲頻率范圍。

阻尼材料已被用在渦輪噴氣飛機(jī)與渦輪螺旋槳飛機(jī)產(chǎn)品中，而且已經(jīng)在多種類型的飛機(jī)與直升飛機(jī)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用。許多實(shí)驗(yàn)采用鋁箔膠帶作為阻尼材料，鋁箔作為約束層，通過具有一定粘性的粘彈性材料的剪應(yīng)變產(chǎn)生阻尼。在一些實(shí)驗(yàn)中膠帶在粘彈性材料與鋁箔之間含有一個(gè)薄的泡沫層。該泡沫材料取代金屬箔隔離粘彈性材料，并由此增強(qiáng)其約束行為。

阻尼材料的使用不僅限于使用在機(jī)身蒙皮和加強(qiáng)筋上，如果聲音主要是通過結(jié)構(gòu)的共振響應(yīng)傳播或輻射，阻尼材料還可以應(yīng)用在其他結(jié)構(gòu)中。例如阻尼材料已經(jīng)應(yīng)用在近期組裝的側(cè)壁裝飾板與機(jī)身蒙皮上。此外，研究證明附加阻尼可以有效的降低直升飛機(jī)齒輪箱的聲波輻射。

增加機(jī)身機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)剛度也許是降低低頻聲波傳播的理想方法。然而，有幾個(gè)因素必須予以考慮。首先，需要知道機(jī)身機(jī)構(gòu)的全部低頻響應(yīng)，才能確定與剛度響應(yīng)相關(guān)聯(lián)的頻率范圍。其次，如果機(jī)身在飛行中受壓，結(jié)構(gòu)的有效剛度要遠(yuǎn)高于沒有受壓的機(jī)身。第三，在忽略質(zhì)量增加的條件下增加剛度會降低臨界頻率。因此，降低的傳播損耗恰好在較低的頻率發(fā)生。

2 動態(tài)吸振器

動態(tài)吸振器可以改變系統(tǒng)的振動特性，特別是在吸振器共振頻率附近的頻率。然而這種設(shè)備僅當(dāng)控制的振動為單一恒定頻率時(shí)才會起到作用。吸收器通過調(diào)節(jié)吸收體的質(zhì)量和剛度達(dá)到指定的頻率，直到吸收體的共振頻率等于預(yù)計(jì)的衰減頻率。因?yàn)槲掌魈峁┝艘粋€(gè)對系統(tǒng)振動抵制的力，所以在吸收體的連接點(diǎn)位置系統(tǒng)的振動會明顯降低。

在發(fā)動機(jī)以恒定的速度飛行過程中動態(tài)吸振器用于降低結(jié)構(gòu)噪聲與空氣傳播噪聲。對于發(fā)動機(jī)后置的噴氣飛機(jī)，動態(tài)吸振器安裝在靠近渦扇發(fā)動機(jī)支架的機(jī)身構(gòu)架上以降低結(jié)構(gòu)噪聲傳播。兩組吸振器分別被調(diào)到低壓與高壓壓縮機(jī)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率，分別為120和180 Hz。在飛行測試中噪聲降低了5至10 dB。

螺旋槳飛機(jī)通過在機(jī)身環(huán)形框架上與客艙裝飾板上安裝動態(tài)吸振器，來控制螺旋槳噪聲。吸振器被調(diào)到螺旋槳葉片通道頻率的基頻、一次諧波，或二次諧波。對于雙引擎飛機(jī)，連接到環(huán)形框架的吸振器調(diào)到葉片通道頻率的88 HZ可以降低噪聲10 dB，然而飛機(jī)的重量會有30 kg的增加。此外三套吸振器分別調(diào)到88，176，與264 Hz，并且附加在內(nèi)部裝飾板上，可以降低A級權(quán)聲級2 dB，但重量會增加25 kg。

3 振動隔離器

振動隔離器被廣泛應(yīng)用于發(fā)動機(jī)固定系統(tǒng)，來衰減與發(fā)動機(jī)的不平衡力相關(guān)的結(jié)構(gòu)噪聲?；钊桨l(fā)動機(jī)的振動程度可以傳輸?shù)綑C(jī)身結(jié)構(gòu)是無疑的，那么對于渦輪螺旋槳和渦輪風(fēng)扇上發(fā)動機(jī)也是同樣的道理。振動隔離器采用彈性材料或金屬材料制成，其材料的選擇在一定程度上受到安裝所處的熱環(huán)境所影響。隔離器通常有非線性特性，需要選擇系統(tǒng)的剛度使其在法向靜態(tài)載荷的作用下使振動降低到所要求的程度。靜態(tài)載荷通過發(fā)動機(jī)的推力與重力及飛機(jī)飛行施加，緩沖器是為極端載荷條件作用所提供。需要選擇運(yùn)行的剛度范圍以便在所關(guān)注的頻率中有足夠的衰減。

除了振動與聲傳輸特性外，隔振器的設(shè)計(jì)還涉及到大量的因素。一種發(fā)動機(jī)有許多固定點(diǎn)，每個(gè)需要在不止一個(gè)方向提供振動隔離器。此外，固定系統(tǒng)的全部隔離性能幾乎與效果最差的隔振器性能相同。通過研究單引擎活塞發(fā)動機(jī)螺旋槳驅(qū)動飛機(jī)的引擎固定點(diǎn)振動隔離器發(fā)現(xiàn)，當(dāng)隔振器的阻尼是影響較小的參數(shù)時(shí)，隔振器剛度是影響控制噪聲傳播的重要參數(shù)。在實(shí)驗(yàn)室測試采用實(shí)驗(yàn)的隔振器內(nèi)部噪聲等級可以降低至10 dB。

4 結(jié)語

許多學(xué)者對內(nèi)部噪聲控制的多種方法與設(shè)計(jì)進(jìn)行了基于理論的探索性研究，目前還沒有應(yīng)用在飛機(jī)產(chǎn)品中。這些研究的主要目標(biāo)是不增加額外的重量前提下進(jìn)一步降低穿過側(cè)壁的噪聲，尤其是與螺旋槳噪聲相關(guān)的低頻區(qū)域。在一般情況下，所提出的方法僅限于實(shí)驗(yàn)室測量或分析研究，但也有一些用于飛行試驗(yàn)。這些方法包括機(jī)身結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)，機(jī)身蒙皮板的非結(jié)構(gòu)性附件，側(cè)壁處理的新方法。

參考文獻(xiàn)

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