CN214035906U - 一种微小型航空发动机消声器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种微小型航空发动机消声器，包括内部面板与外部面板，所述内部面板为穿孔板，消声器分为第一段消声区域、第二段消声区域、第三段消声区域，所述第一段消声区域接近航空发动机的尾喷管，所述第三段消声区域远离航空发动机的尾喷管，所述第二段消声区域位于第一段消声区域和第三段消声区域之间连接第一段消声区域和第三段消声区域，位于第二段消声区域内的内部面板与外部面板之间设有纤维层。本实用新型采用穿孔结构极大地降低了消声器重量，携带方便；相比传统的消声器结构，实用新型所述的消声器在高温、高速气流环境有着更好的降噪效果；本实用新型制造简单，在降噪领域有着广泛的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于利用抗性消声器穿孔板结构和阻性消声器玻璃纤维吸声材料结合的阻抗复合式消声器，该实用新型可有效消除微小型航空发动机工作时产生的噪声，且该实用新型属于宽频带轻质降噪结构。
背景技术
微小型航空发动机是航空发动机的一个分支，是一种比较复杂和精密的热力机械，主要为无人机、巡航导弹等提供飞行所需动力，也可以为地面装置提供电力，与用于大型飞机的航空发动机有着明显区别。近年来随着微机电系统技术、微型传感器、微电子控制单元等多个学科领域技术的提升，微小型航空发动机也得到了快速发展，但由于微小型发动机转速较快，转速超过十万转每分钟，而且噪声频率范围较宽，在工作时会产生刺耳的噪声，甚至超过130dB，严重影响着周围人员的听感，因此需对其进行降噪设计。
安装消声器是降低噪声比较有效的降噪方法，利用穿孔板结构设计的抗性消声器通过空腔共振可有效地降低低频、中频的噪声，利用吸声材料玻璃纤维设计的阻性消声器通过吸收消耗声波能量有效地吸收高频噪声。将穿孔板结构和吸声材料结合设计的阻抗复合式消声器既可以降低中低频噪声，也可以吸收高频噪声。
穿孔板和纤维吸声材料形成的阻抗复合式消声器具有结构简单、重量轻、降噪效果显著等优点，而且可用于高速气流、高温环境的降噪，在航空、航天领域有着广泛的应用。
实用新型内容
本实用新型针微小型航空发动机的工作噪声，设计了一种阻抗复合式消声器，将穿孔板和玻璃纤维结合起来达到对微小型型航空发动机宽频带降噪的效果，结构采用310不锈钢制造，可适用于高温、高速气流的降噪，吸声、隔声一体化设计提高了结构降噪效果。
本实用新型通过如下技术方案实现。
一种微小型航空发动机消声器，包括内部面板与外部面板，所述内部面板为穿孔板，消声器分为第一段消声区域、第二段消声区域、第三段消声区域，所述第一段消声区域接近航空发动机的尾喷管，所述第三段消声区域远离航空发动机的尾喷管，所述第二段消声区域位于第一段消声区域和第三段消声区域之间连接第一段消声区域和第三段消声区域，位于第二段消声区域内的内部面板与外部面板之间设有纤维层。
作为优选的实施方案，消声器整体呈圆柱形。
作为优选的实施方案，位于第一段消声区域、第二段消声区域、第三段消声区域的内部面板的穿孔孔径依次减小。即位于第一段消声区域的内部面板的穿孔孔径略大，位于第二段消声区域的内部面板的穿孔孔径次之，位于第三段消声区域的内部面板的穿孔孔径最小。
作为优选的实施方案，位于第一段消声区域内的内部面板与外部面板之间为空气。利用赫姆霍兹共振腔原理吸收噪声。
作为优选的实施方案，位于第三段消声区域内的内部面板与外部面板之间为空气。利用赫姆霍兹共振腔原理吸收噪声。
作为优选的实施方案，所述纤维层为高硅氧玻璃纤维层。通过声波在纤维缝隙之间的摩擦降低噪声，高硅氧玻璃纤维层可适用于高温环境的降噪。
作为优选的实施方案，所述纤维层两侧面设置有穿孔挡板，用于将纤维层固定在第二段消声区域内的内部面板与外部面板之间。穿孔挡板设有穿孔，既可以让声波通过，又可以固定第二段消声区域的纤维层。
作为优选的实施方案，内部面板和外部面板采用301不锈钢材料制成。可适用于高温环境的降噪。
穿孔板和纤维吸声材料形成的阻抗复合式消声器具有结构简单、重量轻、降噪效果显著等优点，而且可用于高速气流、高温环境的降噪。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：
1、实用新型所述的微小型航空发动机消声器采用穿孔结构极大地降低了消声器重量，携带方便；
2、相比传统的消声器结构，实用新型所述的消声器在高温、高速气流环境有着更好的降噪效果；
3、实用新型所述的微小型航空发动机消声器制造简单，在降噪领域有着广泛的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型消声器的结构示意图：
图2是本实用新型消声器第一段消声区域A和第三段消声区域C的截面示意图；
图3是本实用新型消声器第二段消声区域B的截面示意图；
图4是本实用新型的内部面板的穿孔情况示意图；
图5是该消声器传声损失仿真结果；
图中：1、内部面板，2、外部面板，3、纤维层，4、尾喷管；5、穿孔挡板，6、气流方向。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
如图1至图5所示，一种微小型航空发动机消声器，包括内部面板1与外部面板2，所述内部面板1为穿孔板，消声器分为第一段消声区域A、第二段消声区域B、第三段消声区域C，所述第一段消声区域A接近航空发动机的尾喷管4，所述第三段消声区域C远离航空发动机的尾喷管4，所述第二段消声区域B位于第一段消声区域A和第三段消声区域C之间连接第一段消声区域A和第三段消声区域C，位于第二段消声区域B内的内部面板1与外部面板2之间设有纤维层3。
作为优选的实施方案，消声器整体呈圆柱形。
作为优选的实施方案，位于第一段消声区域A、第二段消声区域B、第三段消声区域C的内部面板1的穿孔孔径依次减小。即位于第一段消声区域A的内部面板1的穿孔孔径略大，位于第二段消声区域B的内部面板1的穿孔孔径次之，位于第三段消声区域C的内部面板1的穿孔孔径最小。
作为优选的实施方案，位于第一段消声区域A内的内部面板1与外部面板2之间为空气。利用赫姆霍兹共振腔原理吸收噪声。
作为优选的实施方案，位于第三段消声区域C内的内部面板1与外部面板2之间为空气。利用赫姆霍兹共振腔原理吸收噪声。
作为优选的实施方案，所述纤维层3为高硅氧玻璃纤维层。通过声波在纤维缝隙之间的摩擦降低噪声，高硅氧玻璃纤维层可适用于高温环境的降噪。
作为优选的实施方案，所述纤维层3两侧面设置有穿孔挡板5，用于将纤维层3固定在第二段消声区域B内的内部面板1与外部面板2之间。穿孔挡板5设有穿孔，既可以让声波通过，又可以固定第二段消声区域B的纤维层3。
作为优选的实施方案，内部面板1和外部面板2采用310不锈钢材料制成。可适用于高温环境的降噪。
穿孔板和纤维吸声材料形成的阻抗复合式消声器具有结构简单、重量轻、降噪效果显著等优点，而且可用于高速气流、高温环境的降噪。
本实用新型利用抗性消声器穿孔板结构和阻性消声器玻璃纤维吸声材料结合的阻抗复合式消声器，该实用新型可有效消除微小型航空发动机工作时产生的噪声，且该实用新型属于宽频带轻质降噪结构，具有耐高温、结构轻便、较宽降噪频带等优点。
如图1所示，该消声器设计为圆柱形，分为三个区域，第一段消声区域A和第三段消声区域C是利用穿孔板结构降低中低频噪声的区域，第二段消声区域B是利用高硅氧玻璃纤维层3吸声材料吸收高频噪声区域，消声器连接微小型航空发动机的尾喷管，利用穿孔结构和纤维材料降低噪声。
图2是消声器第一段消声区域A和第三段消声区域C截面示意图，内部面板1为穿孔板，外部面板2为刚性面板，利用赫姆霍兹共振腔来降低噪声。
图3是本实用新型消声器第二段消声区域B截面示意图，由内部面板1、外部面板2和夹在中间的高硅氧玻璃纤维3构成。
图4是本实用新型的穿孔板示意图，第一段消声区域A到第三段消声区域C的穿孔板孔径依次减小。
图5是利用COMSOL软件对该消声器的降噪性能进行仿真得到的传声损失结果。
实施例
本实用新型所述的微小型航空发动机消声器结构如图1所示，其中各结构尺寸如下：第一段消声区域A、第二段消声区域B和第三段消声区域C长度均为15cm，入口和出口为310不锈钢制作的5cm长，壁厚2.5mm的圆管，穿孔板、外部面板和挡板的厚度均为2mm，消声器外壁直径为20cm，材料为310不锈钢。第一段消声区域A穿孔板的直径为10mm，第二段消声区域B穿孔板的直径为8mm，第三段消声区域C穿孔板的直径为5mm，穿孔率4％，板厚2mm。
消声器总长为55cm，由于实施例消声器安装在20Kg的某型号微小型航空发动机，该型号尾喷管外径为14cm，故消声器入口直径和出口直径均为14cm。利用该消声器对20kg的某型号微小型航空发动机进行降噪，未安装消声器的发动机试车时噪声可达130dB，安装该消声器后，在2000-10000Hz范围内可达到5-20dB的消声量，有效地降低了发动机工作噪声。
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种微小型航空发动机消声器，其特征在于，包括内部面板(1)与外部面板(2)，所述内部面板(1)为穿孔板，消声器分为第一段消声区域(A)、第二段消声区域(B)、第三段消声区域(C)，所述第一段消声区域(A)接近航空发动机的尾喷管(4)，所述第三段消声区域(C)远离航空发动机的尾喷管(4)，所述第二段消声区域(B)位于第一段消声区域(A)和第三段消声区域(C)之间连接第一段消声区域(A)和第三段消声区域(C)，位于第二段消声区域(B)内的内部面板(1)与外部面板(2)之间设有纤维层(3)。
2.根据权利要求1所述的微小型航空发动机消声器，其特征在于，消声器整体呈圆柱形。
3.根据权利要求1所述的微小型航空发动机消声器，其特征在于，位于第一段消声区域(A)、第二段消声区域(B)、第三段消声区域(C)的内部面板(1)的穿孔孔径依次减小。
4.根据权利要求1所述的微小型航空发动机消声器，其特征在于，位于第一段消声区域(A)内的内部面板(1)与外部面板(2)之间为空气。
5.根据权利要求1所述的微小型航空发动机消声器，其特征在于，位于第三段消声区域(C)内的内部面板(1)与外部面板(2)之间为空气。
6.根据权利要求1所述的微小型航空发动机消声器，其特征在于，所述纤维层(3)为高硅氧玻璃纤维层。
7.根据权利要求1所述的微小型航空发动机消声器，其特征在于，所述纤维层(3)两侧面设置有穿孔挡板(5)，用于将纤维层(3)固定在第二段消声区域(B)内的内部面板(1)与外部面板(2)之间。
8.根据权利要求1所述的微小型航空发动机消声器，其特征在于，内部面板(1)和外部面板(2)采用310不锈钢材料制成。
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