CN109178292A - 一种静音型飞机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静音型飞机，包括机体，所述机体的蒙皮与内饰板之间设有隔音吸音层，所述隔音吸音层由聚氨酯软泡沫隔音层和蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层压合而成，所述蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层为两层，分别粘接于聚氨酯软泡沫隔音层的两面；所述内饰板为皱褶板，所述皱褶板上粘贴有超细吸声棉,所述皱褶板与机体结构采用阻尼胶减振连接；所述机身壁板框缘和长桁上安装有若干动力吸振器；所述机体机舱内部安装有若干噪声抑制器。本发明通过采取隔声吸声措施、减振措施、吸声处理、噪声抑制处理，使该飞机的机舱内具有了良好的隔声性能。

Description

一种静音型飞机

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，更具体的说是涉及一种静音型飞机。

背景技术

在航空工业发展初期，飞机飞行性能是飞机设计中追求的主要目标。随着世界航空工业的发展和竞争的日益加剧，经济性、舒适性被提到越来越重要的位置，往往成为航空公司选择购买飞机的主要技术指标。座舱噪声是影响飞机舒适性的一个重要因素，座舱内噪声来源各不相同，有的噪声源来自机舱外部，比如飞机发动机部件；有的则来自机舱内部，比如飞机的环境控制系统。从当前做过的试验报告结果来看，占舱内噪声最大头的噪声源主要来自两处——发动机噪声、湍流边界层噪声。

首先，发动机的运作是飞机舱内噪声的主要来源。发动机正常运行时，会产生风扇噪声、燃烧室噪声、涡轮噪声、喷流噪声。同时这些噪声会通过振动传递到机身，所以即使在机舱里，仍然会有很明显的感受。

第二，飞机在飞行时有一种噪声叫做湍流边界层噪声，英文说法叫做TurbulentBoundary Layer。湍流边界面主要附着在飞机的表面，但同时也会发生在驾驶舱附近，或者像起落架、机翼等突出物区域。如果飞机在巡航时，飞机尾部的湍流边界层厚度比头部大，加上低频的喷流噪声辐射到机尾，导致尤其在低频段飞机后部的脉动压力谱密度比前部区域大很多。所以正常情况下在飞机头部的乘客感受到的噪声会比在飞机尾部的乘客更小，更安静。

第三，机舱内的振动噪声，比如飞机客舱与货舱之间的振动，客舱和货舱中间就是一层架在架子上的板子。当板子下面的空间是空的时，振动声音会变大。虽然客舱货舱一般都不处于空的状态，但还是会有这种情况。

吵闹的座舱环境会干扰乘机人员之间的语言交流，使乘客感到烦躁，尤其是长时间处于噪声环境下，人员会倍感身心疲惫，且身体健康会受到损害；而且飞机在运行中产生的强噪声与振动也会影响机载设备/系统的性能和工作可靠性，会诱发机体结构出现疲劳裂纹，危及飞机结构的寿命和安全。

因此，飞行器的座舱内振动噪声问题一直是国内外科研机构的重点研究方向之一，如何开展减振降噪设计来提高飞行器的安全性、舒适性也是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种机舱内具有良好隔声性能的静音型飞机。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种静音型飞机，包括机体，所述机体的蒙皮与内饰板之间设有隔音吸音层，所述隔音吸音层由聚氨酯软泡沫隔音层和蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层压合而成，所述蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层为两层，分别粘接于聚氨酯软泡沫隔音层的两面；所述内饰板为皱褶板，所述皱褶板上粘贴有超细吸声棉,所述皱褶板与机体结构采用阻尼胶减振连接；所述机身壁板框缘和长桁上安装有若干动力吸振器；所述机体机舱内部安装有若干噪声抑制器。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果为：本发明从几个方面入手：采取隔声吸声措施，减少了噪声的透射；采取减振措施，降低了结构的声辐射；在舱内采取吸声处理，降低舱内噪声反射造成的混响效果；在舱内采取噪声抑制处理，对发动机噪声、湍流边界层噪声等进行了有效抑制。

优选的，所述蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层上分布有数量不均、大小不一的蜂窝孔，所述蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层上的蜂窝孔越靠近聚氨酯软泡沫隔音层数量越多且孔径越小。这样可以使蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层的不同部位具有不同的固有频率，进一步提高隔音、减振等效果。

优选的，所述皱褶板按照所述机体机舱内层的形状被设计成若干块，各所述皱褶板的缝隙之间也填充有阻尼胶，该阻尼胶同时具有阻尼减振、隔热和密封性能。

优选的，所述皱褶板的厚度范围为25mm-30mm。褶皱板不宜过厚，否则会大幅增加飞机的重量，这样飞机耗油量就会增加，但过轻又会直接影响吸音效果，故经反复试验后确认，在25mm-30mm厚度下的皱褶板可以将上述两种影响降到最低。

优选的，所述机体机舱内的地板上铺设有吸声地毯，可起到吸收环境噪音的效果。

优选的，在所述机体结构设计中容易漏声的部位填充隔吸声复合材料，该材料更优选为密胺海绵，密胺海绵具有很强的吸音能力，其在中高频范围，具有很强的吸音能力；而在低频范围，其重量轻则成为又一明显的优点。

优选的，所述噪声抑制器安装于驾驶舱、机舱中后部以及客舱与货舱连接处。驾驶舱属于重点降噪位置；机舱中后部的平均噪声声压级会比前部大一些，这主要是发动机和尾部湍流边界层共同造成的；飞机客舱与货舱之间由于振动产生的噪声很大，故这几个位置要增加噪声抑制器，确保噪声源的全部阻断。

优选的，所述噪声抑制器包括用于测量噪声的传感器、用于对噪声进行记录及分析的处理器、用于抑制噪声的抑制器。

优选的，所述传感器为压阻式传感器，该传感器具有较宽的测量范围，较宽的工作频率范围，耐振动、耐冲击，耐工作环境恶劣等特点，且结构简单，使用方便。

优选的，所述抑制器为玻璃纤维圆柱形结构，该结构可使抑制器具有较大的噪声抑制范围。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过在蒙皮与内饰板之间设置隔音吸音层，防止了声音从壁面上反射，从而吸掉了混响声，并且隔音吸音层通过在隔音层两侧分别连接吸音层，使其具有了良好的双面吸音性能，而且形成的整体的隔音吸音层具有重量轻、整体吸音、隔音效果优良的优点。

（2）本发明通过将机舱内的普通内饰板替换成褶皱板，褶皱板上的超细吸声棉可以阻止声波的直线传播，起到非常良好的阻隔声音效果，而且褶皱板本身比较厚重，纹路也比较多，可以达到软吸音的效果。另外，褶皱板表面纹路越多越凹凸，其吸音效果越好。

（3）本发明皱褶板与机体结构采用阻尼胶减振连接，可抑制各共振峰，这种减振方法的最大优点是可以在较宽的频率范围内进行抑制，特别适用于随机和宽带振动环境。

（4）本发明在机身壁板框缘和长桁上安装动力吸振器，可减低机身壁板振动，从而降低因壁板振动而产生的结构噪声。

（5）本发明中的噪声抑制器可以对发动机噪声、湍流边界层噪声等进行有效抑制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种静音型飞机的整体结构示意图。

图2附图为本发明机体层的结构示意图。

图3附图为本发明动力吸振器的安装示意图。

其中，图中，

1-蒙皮；2-皱褶板；3-隔音吸音层，31-聚氨酯软泡沫隔音层，32-蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层；4-动力吸振器；5-噪声抑制器；6-框缘；7-长桁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1-3所示，本发明实施例公开了一种静音型飞机，本发明从几个方面入手：采取隔声吸声措施，减少了噪声的透射；采取减振措施，降低了结构的声辐射；在舱内采取吸声处理，降低舱内噪声反射造成的混响效果；在舱内采取噪声抑制处理，对发动机噪声、湍流边界层噪声等进行了有效抑制。

该静音型飞机包括机体，机体的蒙皮1与内饰板之间设有隔音吸音层3，隔音吸音层3可以防止声音从壁面上反射，从而吸掉混响声。

具体的，如图2所示，该隔音吸音层3由聚氨酯软泡沫隔音层31和蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层32压合而成，而且该蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层32为两层，分别粘接于聚氨酯软泡沫隔音层31的两面。这样通过在隔音层两侧分别连接吸音层，使该隔音吸音层3具有了良好的双面吸音性能，而且由于隔音层和吸音层都是采用聚氨酯软泡沫发泡制作而成，故由其形成的整体的隔音吸音层3还具有重量轻、整体吸音、隔音效果优良的优点。

更进一步的，上述蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层32上分布有数量不均、大小不一的蜂窝孔，而且蜂窝孔越靠近聚氨酯软泡沫隔音层31数量越多且孔径越小。这样设计可以使蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层32的不同部位具有不同的固有频率，进一步提高其隔音、减振等效果。

如图2所示，本发明实施例中的内饰板并非普通的装饰板，而是表面具有褶皱结构的皱褶板2，该皱褶板2的厚度范围为25mm-30mm，不会过厚以致过于影响飞机的重量及耗油量；也不会过轻以致影响其吸音效果。该褶皱板3因为本身较厚且具有较多纹路，可以达到软吸音的效果。更为优选的，该褶皱板3表面纹路越多越凹凸，其吸音效果越好。

进一步的，上述皱褶板3上还粘贴有超细吸声棉，该超细吸声棉为超细玻璃棉，其因为具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞，当声波入射到超细玻璃棉上时，声波能顺着孔隙进入材料内部，引起空隙中空气分子的振动，由于空气的粘滞阻力和空气分子与孔隙壁的摩擦，声能转化为热能而损耗。超细玻璃棉属于多孔吸声材料，可以阻止声波的直线传播，起到非常良好的阻隔声音效果。

进一步的，皱褶板3与机体结构采用阻尼胶减振连接，而且皱褶板3按照机体机舱内层的形状被设计成若干块，各皱褶板3的缝隙之间也填充有阻尼胶。这是利用了阻尼胶特有的粘弹性，在振动过程中，在外力作用下导致剧烈的内摩擦，产生了反作用力，将动能转化为热能，实现了能量转换，从而达到降低振幅的目的。这些阻尼胶除具有阻尼减振作用外，其还具有隔热和密封性能，而且可以很容易地与金属板或其它硬质基底相粘合，可耐受的温度在-54℃至+149℃之间，抗老化能力极强。另外，这种采用阻尼胶减振的方法其最大优点是可以在较宽的频率范围内进行抑制，特别适用于随机和宽带振动环境。

如图3所示，在本发明实施例中的机身壁板框缘6和长桁7上安装有若干动力吸振器4。动力吸振器4是一种通过能量转移减弱系统振动响应的装置，其由质量、阻尼和弹簧单元组成，附着在机体主结构上用于降低其振动响应。本发明中的这些动力吸振器4不仅可减低机身壁板振动，降低因壁板振动而产生的结构噪声，还可以有效地提高机体结构的单频隔声量，进一步提高机舱的隔声效果。

如图1所示，在本发明实施例中的机体机舱内部安装有四个噪声抑制器5，其具体安装位置为驾驶舱、机舱中后部以及客舱与货舱连接处。飞机驾驶舱是飞机正常运行的“大脑”，机组人员需要一个相对安静的环境来冷静应对飞行当中出现的各种情况，而飞机驾驶舱如果产生高噪音，则会严重影响到机组人员的正常工作，因此驾驶舱属于重点降噪位置；机舱中后部的平均噪声声压级会比前部大一些，这主要是发动机和尾部湍流边界层共同造成的；飞机客舱与货舱之间是一层架在架子上的板子，当板子下面的空间是空的时，振动声音会变大。故以上几个位置要增加噪声抑制器5对发动机噪声、湍流边界层噪声等进行有效抑制，确保噪声源的全部阻断。

具体的，本发明实施例中的噪声抑制器5包括用于测量噪声的传感器、用于对噪声进行记录及分析的处理器以及用于抑制噪声的抑制器，其中传感器为压阻式传感器，该传感器具有较宽的测量范围，较宽的工作频率范围，耐振动、耐冲击，耐工作环境恶劣等特点，且结构简单，使用方便；抑制器为玻璃纤维圆柱形结构，该结构可使抑制器具有较大的噪声抑制范围。

本发明中噪声抑制器5还可根据机体结构的具体情况相应增加噪声抑制器的安装量。

为了进一步优化本发明的技术方案，本发明实施例还可在机体机舱内的地板上铺设吸声地毯。该吸声地毯为紧密透气的结构，可以吸收及隔绝声波，有良好的隔音效果。

为了进一步优化本发明的技术方案，本发明实施例在机体结构设计中容易漏声的部位填充了隔吸声复合材料，该材料更优选为密胺海绵，密胺海绵具有很强的吸音能力，其在中高频范围具有很强的吸音能力；而在低频范围，其重量轻则成为又一明显的优点。密胺海绵长时间的工作温度也使其在隔吸声材料中占领先地位，因而适用于建筑工业、车辆结构、飞行器和航天器等领域。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种静音型飞机，包括机体，其特征在于，所述机体的蒙皮与内饰板之间设有隔音吸音层，所述隔音吸音层由聚氨酯软泡沫隔音层和蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层压合而成，所述蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层为两层，分别粘接于聚氨酯软泡沫隔音层的两面；所述内饰板为皱褶板，所述皱褶板上粘贴有超细吸声棉,所述皱褶板与机体结构采用阻尼胶减振连接；所述机身壁板框缘和长桁上安装有若干动力吸振器；所述机体机舱内部安装有若干噪声抑制器。

2.根据权利要求1中所述的一种静音型飞机，其特征在于，所述蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层上分布有数量不均、大小不一的蜂窝孔，所述蜂窝状聚氨酯软泡沫吸音层上的蜂窝孔越靠近聚氨酯软泡沫隔音层数量越多且孔径越小。

3.根据权利要求1中所述的一种静音型飞机，其特征在于，所述皱褶板按照所述机体机舱内层的形状被设计成若干块，各所述皱褶板的缝隙之间也填充有阻尼胶。

4.根据权利要求1或3中所述的一种静音型飞机，其特征在于，所述皱褶板的厚度范围为25mm-30mm。

5.根据权利要求1中所述的一种静音型飞机，其特征在于，所述机体机舱内的地板上铺设有吸声地毯。

6.根据权利要求1中所述的一种静音型飞机，其特征在于，在所述机体结构设计中容易漏声的部位填充隔吸声复合材料。

7.根据权利要求1中所述的一种静音型飞机，其特征在于，所述噪声抑制器安装于驾驶舱、机舱中后部以及客舱与货舱连接处。

8.根据权利要求1中所述的一种静音型飞机，其特征在于，所述噪声抑制器包括用于测量噪声的传感器、用于对噪声进行记录及分析的处理器、用于抑制噪声的抑制器。

9.根据权利要求8中所述的一种静音型飞机，其特征在于，所述传感器为压阻式传感器。

10.根据权利要求8中所述的一种静音型飞机，其特征在于，所述抑制器为玻璃纤维圆柱形结构。