一种飞机座舱噪声控制结构及其设计方法与流程

1.本技术属于噪声控制领域，特别涉及一种飞机座舱噪声控制结构及其设计方法。


背景技术：

2.座舱噪声水平是衡量飞行器舒适性的一个重要指标，虽然ccar36部对座舱噪声没有明确的规定，但各航空制造公司为了不影响其产品的商业运营，均对舱内噪声制定了自己的限制性要求。战斗机由于其用途的特殊性，致使对其舱内噪声水平关注度明显不足，在战斗机设计过程中，舱内噪声只要乘员可以忍受、不影响正常无线电通话即可，很少关注对乘员听力及人机功效性能的影响。相关资料显示，我国歼八飞机加装固定式受油探头装置后，座舱噪声水平超过规定限制，飞行员无法忍受，后续通过一系列措施解决了该问题。
3.随着对人机功效性能的逐步重视，军用飞机座舱噪声问题也逐渐成为飞行设计过程中须要考虑的一项重要指标，进而对座舱噪声开展分析及控制研究，从而提高人机功效性能。
4.因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供了一种飞机座舱噪声控制结构及其设计方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
6.本技术的技术方案是：
7.本技术的第一个方面提供了一种飞机座舱噪声控制结构，包括：座舱机体结构蒙皮、机体结构长桁、隔热吸声棉、安装支架、微穿孔板，其中，
8.所述微穿孔板设置在所述座舱机体结构蒙皮上，所述微穿孔板与所述座舱机体结构蒙皮之间具有空腔，所述隔热吸声棉填充在所述空腔中，所述座舱机体结构蒙皮、所述隔热吸声棉以及所述微穿孔板组成多层结构；
9.所述机体结构长桁通过带自锁螺钉的卡子安装在所述隔热吸声棉上，并通过铆钉与所述座舱机体结构蒙皮连接；
10.所述安装支架分别通过铆钉与所述机体结构长桁以及所述微穿孔板连接。
11.在本技术的至少一个实施例中，所述座舱机体结构蒙皮为铝合金金属板，厚度小于2mm。
12.在本技术的至少一个实施例中，所述机体结构长桁为l型材，厚度大于2mm。
13.在本技术的至少一个实施例中，所述隔热吸声棉采用纤维状材料，厚度大于10mm。
14.在本技术的至少一个实施例中，所述安装支架为l型材，厚度大于2mm。
15.在本技术的至少一个实施例中，所述微穿孔板厚度小于1mm，微孔直径在1mm以下。
16.在本技术的至少一个实施例中，所述微穿孔板的微孔排列方式为正方形排列或三角形排列。
17.本技术的第二个方面提供了一种飞机座舱噪声控制结构设计方法，基于如上所述
的飞机座舱噪声控制结构，包括：
18.步骤一、获取舱内噪声频率f0，根据所述舱内噪声频率确定共振频率f；
19.步骤二、确定飞机座舱噪声控制结构的参数，包括微穿孔板的微孔直径d、微穿孔板厚度t、空腔深度d；
20.步骤三、根据以下公式计算出微穿孔板的穿孔率σ：
[0021][0022]
其中，
[0023][0024][0025]
f0为舱内噪声频率，c0为声速，β0、n、k均为中间量；
[0026]
步骤四、根据公式计算出微穿孔板的吸声系数α：
[0027][0028]
其中，
[0029][0030][0031]
η为空气的切变粘滞系数，μ为导出量，ρ为空气密度，r、ka均为中间量；
[0032]
步骤五、进行吸声系数测试，判断吸声系数α是否满足要求，若否，返回步骤二，重新确定飞机座舱噪声控制结构的参数。
[0033]
在本技术的至少一个实施例中，还包括：
[0034]
步骤六、确定微穿孔板的微孔排列方式，并根据公式计算出微穿孔板的微孔间距b，从而确定最终的微穿孔板结构：
[0035][0036]
步骤七、通过机体结构长桁以及安装支架将座舱机体结构蒙皮、隔热吸声棉、微穿孔板进行装配，对飞机座舱噪声控制结构进行舱内噪声测试，获得实际降噪效果。
[0037]
发明至少存在以下有益技术效果：
[0038]
本技术的飞机座舱噪声控制结构，可以在很大程度上降低座舱内噪声水平，提高座舱舒适性，进行提高座舱人机功效性能，确保飞行员顺利执行训练及作战任务。
附图说明
[0039]
图1是本技术一个实施方式的飞机座舱噪声控制结构示意图；
[0040]
图2是本技术一个实施方式的微穿孔板微孔排列方式示意图；
[0041]
图3是本技术另一个实施方式的微穿孔板微孔排列方式示意图；
[0042]
图4是本技术一个实施方式的飞机座舱噪声控制结构设计流程图。
[0043]
其中：
[0044]
1-座舱机体结构蒙皮；2-机体结构长桁；3-隔热吸声棉；4-安装支架；5-微穿孔板。
具体实施方式
[0045]
为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明。
[0046]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
[0047]
下面结合附图1至图4对本技术做进一步详细说明。
[0048]
本技术的第一个方面提供了一种飞机座舱噪声控制结构，包括：座舱机体结构蒙皮1、机体结构长桁2、隔热吸声棉3、安装支架4以及微穿孔板5。
[0049]
具体的，如图1所示，微穿孔板5叠放在座舱机体结构蒙皮1上，且微穿孔板5与座舱机体结构蒙皮1之间具有预定距离，形成空腔，隔热吸声棉3填充在空腔中，座舱机体结构蒙皮1、隔热吸声棉3以及微穿孔板5组成多层结构；座舱机体结构蒙皮1、隔热吸声棉3以及微穿孔板5之间通过机体结构长桁2以及安装支架4实现装配。机体结构长桁2通过带自锁螺钉的卡子安装在隔热吸声棉3的侧壁面上，并通过铆钉与座舱机体结构蒙皮1连接；安装支架4分别通过铆钉与机体结构长桁2以及微穿孔板5连接。
[0050]
在本技术的优选实施例中，座舱机体结构蒙皮1采用铝合金金属板，其厚度一般在2mm以下，具有足够的强度，用来承受高速飞行产生的气动载荷。机体结构长桁2采用挤压成型的l型材，其厚度一般在2mm以上，具有足够大的刚度及强度，通过铆钉与座舱机体结构蒙皮1以及安装支架4连接，通过带自锁螺钉的卡子与隔热吸声棉3连接，用来承受高速飞行产生的气动载荷，支撑隔热吸声棉3以及安装支架4。隔热吸声棉3为纤维状材料，其厚度一般在10mm以上，具有较好的隔热性能以及吸声性能，用来隔绝外界温度、吸收舱内噪声。安装
支架4为挤压成型的l型材，其厚度一般在2mm以上，具有足够大的刚度及强度，通过铆钉与机体结构长桁2、微穿孔板5连接，用来支撑微穿孔板5。微穿孔板5为带有微孔的金属板，厚度在1mm以下，微孔直径在1mm以下，微孔排列方式可以为正方形排列或三角形排列，通过铆钉与安装支架4连接，用来吸收座舱噪声。
[0051]
本技术的第二个方面还提供了一种上述飞机座舱噪声控制结构的设计方法，参见图4，该飞机座舱噪声控制结构设计方法包括以下步骤：
[0052]
步骤一、获取舱内噪声频率f0，根据舱内噪声频率确定共振频率f；
[0053]
步骤二、确定飞机座舱噪声控制结构的参数，包括微穿孔板5的微孔直径d、微穿孔板5厚度t、空腔深度d；
[0054]
步骤三、根据以下公式计算出微穿孔板5的穿孔率σ：
[0055][0056]
其中，
[0057][0058][0059]
f0为舱内噪声频率，c0为声速，β0、n均为中间量；
[0060]
步骤四、根据公式计算出微穿孔板5的吸声系数α：
[0061][0062]
其中，
[0063][0064][0065]
η为空气的切变粘滞系数，μ为导出量，ρ为空气密度，r、ka均为中间量；
[0066]
步骤五、进行吸声系数测试，判断吸声系数α是否满足要求，若否，返回步骤二，重新确定飞机座舱噪声控制结构的参数。
[0067]
步骤六、确定微穿孔板5的微孔排列方式，并根据公式计算出微穿孔板5的微孔间距b，从而确定最终的微穿孔板5结构；
[0068][0069]
步骤七、通过机体结构长桁2以及安装支架4将座舱机体结构蒙皮1、隔热吸声棉3、微穿孔板5进行装配，对飞机座舱噪声控制结构进行舱内噪声测试，获得实际降噪效果。
[0070]
本技术的飞机座舱噪声控制结构设计方法，首先，以飞行状态为边界通过统计能量法、有限元法计算得到座舱噪声响应，从而获得舱内噪声主要频率，根据舱内噪声频率确定共振频率，其中，共振频率等于舱内噪声频率；其次，确定飞机座舱噪声控制结构的参数，并根据舱内噪声频率公式反推出微穿孔板5的穿孔率σ；并且通过吸声系数测试对飞机座舱噪声控制结构的参数进行参数优化设计。
[0071]
本实施例中，通过求解方程(1)，获得微穿孔板5的穿孔率，并在确定微穿孔板5的微孔排列方式后，根据步骤六中的穿孔率公式反推出微孔间距b，进而得到微穿孔板5的各项参数，确定最终的微穿孔板5的结构。确定微穿孔板5的具体结构后，利用铆钉将座舱机体结构蒙皮1、机体结构长桁2、安装支架4、微穿孔板5连接，利用带自锁螺钉的卡子将机体结构长桁2、隔热吸声棉3连接；全部安装完成后，在座舱内布置传声器进行地面发动机开展舱内噪声测试，并与未安装微穿孔板时测试结果对比，获得实际降噪效果，后续开展飞行测试。
[0072]
本技术的飞机座舱噪声控制结构及其设计方法，可以在很大程度上降低座舱内噪声水平，提高座舱舒适性，进行提高座舱人机功效性能，确保飞行员顺利执行训练及作战任务。
[0073]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种飞机座舱噪声控制结构，其特征在于，包括：座舱机体结构蒙皮(1)、机体结构长桁(2)、隔热吸声棉(3)、安装支架(4)、微穿孔板(5)，其中，所述微穿孔板(5)设置在所述座舱机体结构蒙皮(1)上，所述微穿孔板(5)与所述座舱机体结构蒙皮(1)之间具有空腔，所述隔热吸声棉(3)填充在所述空腔中，所述座舱机体结构蒙皮(1)、所述隔热吸声棉(3)以及所述微穿孔板(5)组成多层结构；所述机体结构长桁(2)通过带自锁螺钉的卡子安装在所述隔热吸声棉(3)上，并通过铆钉与所述座舱机体结构蒙皮(1)连接；所述安装支架(4)分别通过铆钉与所述机体结构长桁(2)以及所述微穿孔板(5)连接。2.根据权利要求1所述的飞机座舱噪声控制结构，其特征在于，所述座舱机体结构蒙皮(1)为铝合金金属板，厚度小于2mm。3.根据权利要求1所述的飞机座舱噪声控制结构，其特征在于，所述机体结构长桁(2)为l型材，厚度大于2mm。4.根据权利要求1所述的飞机座舱噪声控制结构，其特征在于，所述隔热吸声棉(3)采用纤维状材料，厚度大于10mm。5.根据权利要求1所述的飞机座舱噪声控制结构，其特征在于，所述安装支架(4)为l型材，厚度大于2mm。6.根据权利要求1所述的飞机座舱噪声控制结构，其特征在于，所述微穿孔板(5)厚度小于1mm，微孔直径在1mm以下。7.根据权利要求6所述的飞机座舱噪声控制结构，其特征在于，所述微穿孔板(5)的微孔排列方式为正方形排列或三角形排列。8.一种飞机座舱噪声控制结构设计方法，基于权利要求1至7任意一项所述的飞机座舱噪声控制结构，其特征在于，包括：步骤一、获取舱内噪声频率f0，根据所述舱内噪声频率确定共振频率f；步骤二、确定飞机座舱噪声控制结构的参数，包括微穿孔板(5)的微孔直径d、微穿孔板(5)厚度t、空腔深度d；步骤三、根据以下公式计算出微穿孔板(5)的穿孔率σ：其中，其中，f0为舱内噪声频率，c0为声速，β0、n、k均为中间量；步骤四、根据公式计算出微穿孔板(5)的吸声系数α：
其中，其中，η为空气的切变粘滞系数，μ为导出量，ρ为空气密度，r、k
a
均为中间量；步骤五、进行吸声系数测试，判断吸声系数α是否满足要求，若否，返回步骤二，重新确定飞机座舱噪声控制结构的参数。9.根据权利要求8所述的飞机座舱噪声控制结构设计方法，其特征在于，还包括：步骤六、确定微穿孔板(5)的微孔排列方式，并根据公式计算出微穿孔板(5)的微孔间距b，从而确定最终的微穿孔板(5)结构：步骤七、通过机体结构长桁(2)以及安装支架(4)将座舱机体结构蒙皮(1)、隔热吸声棉(3)、微穿孔板(5)进行装配，对飞机座舱噪声控制结构进行舱内噪声测试，获得实际降噪效果。

技术总结
本申请属于噪声控制领域，特别涉及一种飞机座舱噪声控制结构及其设计方法。结构包括微穿孔板设置在所述座舱机体结构蒙皮上，所述微穿孔板与所述座舱机体结构蒙皮之间具有空腔，所述隔热吸声棉填充在所述空腔中，所述座舱机体结构蒙皮、所述隔热吸声棉以及所述微穿孔板组成多层结构；所述机体结构长桁通过带自锁螺钉的卡子安装在所述隔热吸声棉上，并通过铆钉与所述座舱机体结构蒙皮连接；所述安装支架分别通过铆钉与所述机体结构长桁以及所述微穿孔板连接。本申请可以在很大程度上降低座舱内噪声水平，提高座舱舒适性，进行提高座舱人机功效性能，确保飞行员顺利执行训练及作战任务。务。务。


技术研发人员：沈重 戴亚光 陈忠明
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2023/6/3