CN112985749B - 一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置 - Google Patents

Abstract

一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置，属于航空气动力风洞试验技术领域。本发明采用尾撑方式通过支杆与风洞连接，解决了空腔内剧烈噪声及自持压力振荡问题。本发明包括外壳、空腔主体、前上盖、上盖板、后上盖、底盖、支杆、传感器销等部件。外壳前缘采用了下洗的外形设计。基座、压板、外基板、垫板、底盒、底板、穿孔板等组成空腔主体模型，可组合形成多种长深比空腔构型。可通过传感器销安装静态和动态压力测点，用于空腔稳态压力和动态压力噪声测量。本发明可实现未加装吸声材料和加装不同吸声材料的多种试验构型，并解决了各种试验构型空腔基准尺寸一致的问题。

Description

一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置

技术领域

本发明涉及一种风洞试验装置，具体涉及一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置，属于航空气动力风洞试验技术领域。

背景技术

空腔广泛存在于现代飞行器上。尽管其几何结构简单，但流动却相当复杂，包括高强度气动噪声、剪切层失稳、涡流、激波/膨胀波干扰、激波/剪切层干扰、流动诱导共鸣以及湍流等一系列的非定常流动特性。因此，采用噪声与流动综合控制的措施，降低气动噪声，改善空腔内非定常流动，具有重要的意义。

对于飞行器的空腔，主要有以下几个问题需要解决：第一是高强度的气动噪声，即空腔暴露于自由来流后，会形成高频振荡的不稳定剪切层，剪切层撞击后壁后的反馈声波会在空腔内部形成自持振荡，从而形成高强度的气动噪声，声压级高达160-180dB；第二是结构耦合，即噪声的频率可能达到50-60Hz，接近机体耦合的固有频率，将对空腔结构、舱内电子设备产生声疲劳甚至破坏。同时在飞机结构设计方面，为了避免高强度噪声对空腔及机体带来的损害，只有通过提高机体结构强度来避免这种危害，而这样又势必会增加机体的结构重量，这对飞机的整体性能是大大有害的。

风洞试验作为飞行器空腔噪声抑制研究重要的研究手段之一，目前对于空腔研究主要集中在舱内流场及流场控制方面，在空腔前缘加装主被动控制器/激励器，带来飞机设备、重量、复杂度的增加等。基于吸声材料的飞行器空腔降噪方法，对空腔从流动、噪声两方面进行控制，不引入气源、控制系统等额外设备，进而实现更好的噪声一致，解决飞行器空腔内剧烈噪声及自持压力振荡问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置，可以实现加装不同吸声材料的空腔试验构型的噪声抑制特征的风洞试验测量，解决了各种试验构型空腔基准尺寸一致的问题。

一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置包括壳体和空腔主体，空腔主体设置在壳体内，空腔主体分上腔体和下腔体，空腔主体上设有多个传感器。

优选的：壳体包括外壳、前上盖、后上盖和底盖；外壳上分别设有前上盖、后上盖和底盖。

优选的：上腔体包括上盖板、基座、压板、外基板和穿孔板；多个基座均设置在壳体上，上盖板设置在多个基座上，相邻两个基座之间通过外基板相连接，穿孔板通过压板安装在多个基座上，上盖板、基座、压板、外基板、穿孔板组合形成上腔体。

优选的：外基板与穿孔板之间设有垫板。

优选的：下腔体为底盒，底盒与上腔体相连接，底盒与上腔体之间设有穿孔板。

优选的：底盒的底部为开放结构，底板设置在底盒的底部，底盒通过底板封闭。

优选的：还包括风洞及设置在风洞内的风洞尾部支撑，风洞尾部支撑的自由端与壳体相连接。

优选的：风洞尾部支撑通过支杆与壳体相连接。

优选的：传感器通过传感器销设置在壳体和空腔主体上。

本发明与现有产品相比具有以下效果：

试验装置采用了特殊外形设计的外壳，更加适合空腔模型噪声特征风洞试验研究。空腔主体采用分体式设计，同一空腔主体加装吸声材料后可形成多种噪声抑制构型。上腔体和下腔体分别搭配底盒可形成不同长深比的空腔构型。传感器销用于安装稳态测压钢管或者动态压力传感器，实现了空腔内稳态压力和动态压力噪声的测量。

附图说明

图1是一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置的结构示意图；

图2是空腔主体的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图3的侧视图；

图5是图2的A处放大图；

图6是图3的B处放大图；

图7是传感器销的结构示意图。

图中：1-外壳、2-前上盖、3-上盖板、4-后上盖、5-底盖、6-支杆、7-风洞尾部支撑、8-风洞、9-基座、10-压板、11-外基板、12-垫板、13-底盒、14-底板、15-穿孔板、16-传感器销。

具体实施方式

下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。

具体实施方式：如图1至图7所示，本发明所述的一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置包括壳体和空腔主体，空腔主体设置在壳体内，空腔主体分上腔体和下腔体，空腔主体上设有多个传感器。

壳体包括外壳1、前上盖2、后上盖4和底盖5；外壳1上分别设有前上盖2、后上盖4和底盖5，外壳1前缘采用了下洗的外形设计，可保证空腔上表面来流的均匀性和一致性。

上腔体包括上盖板3、基座9、压板10、外基板11和穿孔板15；多个基座9均设置在壳体上，上盖板3设置在多个基座9上，相邻两个基座9之间通过外基板11相连接，穿孔板15通过压板10安装在多个基座9上，上盖板3、基座9、压板10、外基板11、穿孔板15组合形成上腔体。其中基座9与外基板11建立连接形成腔体外部轮廓，基座9与压板10建立连接，中间安装穿孔板15，形成空腔基准尺寸。

外基板11与穿孔板15之间设有垫板12。

下腔体为底盒13，底盒13与上腔体相连接，底盒13与上腔体之间设有穿孔板15。

底盒13的底部为开放结构，底板14设置在底盒13的底部，底盒13通过底板14封闭。

基座9、压板10、外基板11、垫板12、底盒13、底板14、穿孔板15等组成空腔主体；穿孔板15作为吸声材料的护面板可防止气流破坏吸声材料，并且形成穿孔板+吸声材料的吸声构型，穿孔板15也可用微穿孔板替代，形成微穿孔板+空腔的吸声结构，用于空腔内噪声的抑制。外基板11和穿孔板15之间可安装不同厚度的垫板12，用以改变吸声结构中空腔的厚度，形成穿孔板+吸声材料+空腔或者穿孔板+空腔+吸声材料的吸声结构，以提高结构的低频吸声特性；上腔体和下腔体可形成不同长深比的空腔构型。通过若干传感器销16连接稳态压力传感器和动态压力传感器来测量空腔内流动和噪声特性。

还包括风洞8及设置在风洞8内的风洞尾部支撑7，风洞尾部支撑7的自由端与壳体相连接。

风洞尾部支撑7通过支杆6与壳体相连接。

传感器通过传感器销16设置在壳体和空腔主体上，外基板11、底板14、垫板12、前上盖2和后上盖4上可通过传感器销16安装静态和动态压力测点，从而实现空腔稳态压力和动态压力噪声测量。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置，其特征在于：包括壳体和空腔主体，空腔主体设置在壳体内，空腔主体分上腔体和下腔体，空腔主体上设有多个传感器；所述上腔体包括上盖板（3）、基座（9）、压板（10）、外基板（11）和穿孔板（15）；多个基座（9）均设置在壳体上，上盖板（3）设置在多个基座（9）上，相邻两个基座（9）之间通过外基板（11）相连接，穿孔板（15）通过压板（10）安装在多个基座（9）上；

所述下腔体为底盒（13），底盒（13）与上腔体相连接，底盒（13）与上腔体之间设有穿孔板（15）；

所述底盒（13）的底部为开放结构，底板（14）设置在底盒（13）的底部，底盒（13）通过底板（14）封闭。

2.根据权利要求1所述的一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置，其特征在于：所述壳体包括外壳（1）、前上盖（2）、后上盖（4）和底盖（5）；外壳（1）上分别设有前上盖（2）、后上盖（4）和底盖（5）。

3.根据权利要求1所述的一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置，其特征在于：所述外基板（11）与穿孔板（15）之间设有垫板（12）。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置，其特征在于：还包括风洞（8）及设置在风洞（8）内的风洞尾部支撑（7），风洞尾部支撑（7）的自由端与壳体相连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置，其特征在于：所述风洞尾部支撑（7）通过支杆（6）与壳体相连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于吸声材料的空腔噪声抑制风洞试验装置，其特征在于：所述传感器通过传感器销（16）设置在壳体和空腔主体上。

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