CN104443349A - 一种用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构，包括抗冰击面板和附着在所述抗冰击面板上的声学材料内芯，所述抗冰击面板的四周与气动封边呈弧形连接，所述气动封边的另一侧与机身安装边呈弧形连接，所述抗冰击面板底部还开有匹配机身凸起结构的弧形口，该声学防冰板结构具有低气动声、高隔声量的特点，可有效提高壁板结构的隔声性能，从而降低螺旋桨噪声对飞机舱内声场的影响，提高涡桨飞机的舱内舒适性。
Description
技术领域
本发明属于飞机结构声学设计领域，具体涉及一种用于噪声控制的防冰板结构。
背景技术
涡桨飞机的螺旋桨高速旋转，与空气摩擦产生巨大的噪声；螺旋桨噪声具有声压级大、低频线谱特性明显、穿透力强等特点，沿螺旋桨外圈的切线方向向四周传播；部分螺旋桨噪声经由螺旋桨平面对应的机身侧壁区域穿过，传递到涡桨飞机舱内，致使涡桨飞机舱内噪声大，舒适性差。
目前国产涡桨飞机在设计防冰板时，利用在螺旋桨平面对应的机身外蒙皮区域上附加一层金属蒙皮的方式，来防止螺旋桨甩出的冰块击伤机身蒙皮；附加蒙皮与原机身外壁中间敷设阻尼材料，利用气密螺母进行固定安装。此种方法，可有效避免了螺旋桨甩冰对机身的损伤，同时利用气密螺母安装的方式，可方便进行更换。但是由于螺旋桨噪声具有声压级大、低频特征明显等特点，此类双层金属蒙皮结构的防冰板无法对螺旋桨噪声起到隔离和衰减作用，使螺旋桨噪声在损耗很小的情况下传递至客舱，影响到飞机舱室坐乘舒适性。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，提高机身壁板对螺旋桨噪声的隔离和吸收能力，起到降低螺旋桨噪声对舱内声场的影响，实现降低座舱噪声、提高舒适性的目的，实现兼顾客舱噪声控制和防止机身结构冰击损伤的目的，本发明提供了一种低气动声、高隔声量、易于更换、可有效防止机身结构冰击损伤的声学防冰板结构，该用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构包括抗冰击面板和附着在所述抗冰击面板上的声学材料内芯，所述抗冰击面板的四周与气动封边呈弧形连接，所述气动封边的另一侧与机身安装边呈弧形连接，所述抗冰击面板底部还开有匹配机身凸起结构的弧形口。
优选的是，所述声学材料内芯安装在所述抗冰击面板的内侧和/或外侧，对低频噪声具有高吸声系数和隔声量。
在上述任一方案中优选的是，所述气动封边在其两侧分别设计有上圆弧过渡面和下圆弧过渡面，以降低结构气动噪声，所述上圆弧过渡面连接所述气动封边和所述抗冰击面板，所述下圆弧过渡面连接所述气动封边和所述机身安装边。
在上述任一方案中优选的是，在所述气动封边上靠近机腹区域，包括设有一个冷凝水导流槽，用于排出因环境温度变化产生的冷凝水。
在上述任一方案中优选的是，所述机身安装边上均匀分布有安装螺孔，用于将所述用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构安装在机身上。
在上述任一方案中优选的是，所述弧形口根据机身外的凸起结构进行设计。
在上述任一方案中优选的是，所述声学材料内芯上包含有阻尼层，可对因螺旋桨气流脉动引发的结构振动进行有效抑制。
在不对现有飞机结构进行改装的前提下，通过对原有防冰板结构开展声学优化设计，在满足防冰板结构防止螺旋桨甩冰损伤机身结构的基本功能外，有效提高了机身侧壁结构对螺旋桨低频线谱噪声的吸收能力和抑制能力，起到了抑制螺旋桨噪声向座舱传播、提高坐乘舒适性的功能。
新型声学防冰板结构具有结构简单、易更换、对机身无改装要求、声学效果好、气动噪声小等特点，有效保障了机身结构抗冰击损伤和壁板隔声能力；同时设计了冷凝水导流槽结构，可使冷凝水方便排除，避免了因冷凝水问题造成结构性能失效。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是按照本发明用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构中一优选实施例的防冰板结构示意图。
图2为图1所示实施例的防冰板结构侧视图。
图3为图1所示实施例的在螺旋桨模拟噪声和气流激励下原有防冰板结构与新型防冰板结构声辐射量差值示意图。
其中，1为抗冰击面板，2为气动封边，3为上圆弧过渡面，4为下圆弧过渡面，5为机身安装边，6为螺孔，7为冷凝水导流槽，8为弧形口。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
为解决现有涡桨飞机防冰板结构仅提高机身侧壁抗冰击能力而未能提高结构声学性能的问题，实现兼顾客舱噪声控制和防止机身结构冰击损伤的目的，本发明提供了一种低气动声、高隔声量、易于更换、可有效防止机身结构冰击损伤的声学防冰板结构。
实施例1：
如图1、图2所示，一种用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构包括抗冰击面板和附着在所述抗冰击面板上的声学材料内芯，所述抗冰击面板的四周与气动封边呈弧形连接，所述气动封边的另一侧与机身安装边呈弧形连接，所述抗冰击面板底部还开有匹配机身凸起结构的弧形口。
在本实施例中，所述声学材料内芯安装在所述抗冰击面板的内侧，对低频噪声具有高吸声系数和隔声量。
所述气动封边在其两侧分别设计有上圆弧过渡面和下圆弧过渡面，以降低结构气动噪声，所述上圆弧过渡面连接所述气动封边和所述抗冰击面板，所述下圆弧过渡面连接所述气动封边和所述机身安装边。
在所述气动封边上靠近机腹区域，包括设有一个冷凝水导流槽，用于排出因环境温度变化产生的冷凝水。
所述机身安装边上均匀分布有安装螺孔，用于将所述用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构安装在机身上。
所述弧形口根据机身外的凸起结构进行设计。
所述声学材料内芯上包含有阻尼层，可对因螺旋桨气流脉动引发的结构振动进行有效抑制。
实施例2：
与实施例1相似，一种用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构包括抗冰击面板和附着在所述抗冰击面板上的声学材料内芯，所述抗冰击面板的四周与气动封边呈弧形连接，所述气动封边的另一侧与机身安装边呈弧形连接，所述抗冰击面板底部还开有匹配机身凸起结构的弧形口。
在本实施例中，所述声学材料内芯安装在所述抗冰击面板的外侧，对低频噪声具有高吸声系数和隔声量。
所述气动封边在其两侧分别设计有上圆弧过渡面和下圆弧过渡面，以降低结构气动噪声，所述上圆弧过渡面连接所述气动封边和所述抗冰击面板，所述下圆弧过渡面连接所述气动封边和所述机身安装边。
在所述气动封边上靠近机腹区域，包括设有一个冷凝水导流槽，用于排出因环境温度变化产生的冷凝水。
所述机身安装边上均匀分布有安装螺孔，用于将所述用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构安装在机身上。
所述弧形口根据机身外的凸起结构进行设计。
所述声学材料内芯上包含有阻尼层，可对因螺旋桨气流脉动引发的结构振动进行有效抑制。
实施例3：
与实施例1相似，一种用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构包括抗冰击面板和附着在所述抗冰击面板上的声学材料内芯，所述抗冰击面板的四周与气动封边呈弧形连接，所述气动封边的另一侧与机身安装边呈弧形连接，所述抗冰击面板底部还开有匹配机身凸起结构的弧形口。
在本实施例中，所述声学材料内芯既安装在所述抗冰击面板的内侧，又安装在所述抗冰击面板的外侧，对低频噪声具有高吸声系数和隔声量。
所述气动封边在其两侧分别设计有上圆弧过渡面和下圆弧过渡面，以降低结构气动噪声，所述上圆弧过渡面连接所述气动封边和所述抗冰击面板，所述下圆弧过渡面连接所述气动封边和所述机身安装边。
在所述气动封边上靠近机腹区域，包括设有一个冷凝水导流槽，用于排出因环境温度变化产生的冷凝水。
所述机身安装边上均匀分布有安装螺孔，用于将所述用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构安装在机身上。
所述弧形口根据机身外的凸起结构进行设计。
所述声学材料内芯上包含有阻尼层，可对因螺旋桨气流脉动引发的结构振动进行有效抑制。
如图3所示，在实验室内模拟螺旋桨噪声激励下，安装不同防冰板结构后壁板结构声学效果对比可以看出，新型防冰板结构设计出新型声学防冰板结构，与原有防冰板结构相比，隔声性能在螺旋桨2阶(216Hz)、3阶(324Hz)、5阶(540Hz)和6阶(648Hz)频率上显著提高；根据测试数据计算，与原防冰板结构相比，安装新型防冰板结构后，提高壁板结构总隔声量3dB，平均声强级5.9dB。具有较好的噪声抑制效果。
在不对现有飞机结构进行改装的前提下，通过对原有防冰板结构开展声学优化设计，在满足防冰板结构防止螺旋桨甩冰损伤机身结构的基本功能外，有效提高了机身侧壁结构对螺旋桨低频线谱噪声的吸收能力和抑制能力，起到了抑制螺旋桨噪声向座舱传播、提高坐乘舒适性的功能。
通过更改所述的声学材料内芯，可针对不同型号螺旋桨的噪声频率进行材料选型，实现噪声控制效果最优；此外，可对所述声学材料内芯上增加阻尼层，可对因螺旋桨气流脉动引发的结构振动进行有效抑制。在新型声学防冰板外形设计时，考虑了气动外形优化设计，降低了因结构凸起引发的气动噪声；在抗冰击面板选型时，利用仿真软件开展了冰击模拟数值仿真，验证了面板结构的强度性能。
通过试验对比发现，新型声学防冰板较原有防冰板结构有效提高了结构对螺旋桨噪声的控制能力，能更好的降低螺旋桨噪声对舱内声场的影响。
新型声学防冰板结构具有结构简单、易更换、对机身无改装要求、声学效果好、气动噪声小等特点，有效保障了机身结构抗冰击损伤和壁板隔声能力；同时设计了冷凝水导流槽结构，可使冷凝水方便排除，避免了因冷凝水问题造成结构性能失效。
需要说明的是，按照本发明的用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构包括上述实施例中的任何一项及其任意组合，但上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构，其特征在于：包括抗冰击面板和附着在所述抗冰击面板上的声学材料内芯，所述抗冰击面板的四周与气动封边呈弧形连接，所述气动封边的另一侧与机身安装边呈弧形连接，所述抗冰击面板底部还开有匹配机身凸起结构的弧形口。
2.根据权利要求1所述的用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构，其特征在于：所述声学材料内芯安装在所述抗冰击面板的内侧和/或外侧，对低频噪声具有高吸声系数和隔声量。
3.根据权利要求1所述的用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构，其特征在于：所述气动封边在其两侧分别设计有上圆弧过渡面和下圆弧过渡面，以降低结构气动噪声，所述上圆弧过渡面连接所述气动封边和所述抗冰击面板，所述下圆弧过渡面连接所述气动封边和所述机身安装边。
4.根据权利要求1所述的用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构，其特征在于：在所述气动封边上靠近机腹区域，包括设有一个冷凝水导流槽，用于排出因环境温度变化产生的冷凝水。
5.根据权利要求1所述的用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构，其特征在于：所述机身安装边上均匀分布有安装螺孔，用于将所述用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构安装在机身上。
6.根据权利要求1所述的用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构，其特征在于：所述弧形口根据机身外的凸起结构进行设计。
7.根据权利要求1所述的用于涡桨飞机舱内噪声控制的声学防冰板结构，其特征在于：所述声学材料内芯上包含有阻尼层，可对因螺旋桨气流脉动引发的结构振动进行有效抑制。
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