文档介绍：使用消声器对有限空间降噪的仿真研究
高飞,王美燕,谢怀强
(中航一集团第一飞机设计研究院 710089)
摘要:随着技术的进步,飞机的环控系统产生的噪声将是舱内主要噪声源之一。环控系统与飞机座舱的一体化设计是改善舱
内声学环境的重要技术手段。本文建立了管路与有限空间的分析模型,对消声器布置进行优化设计,并进行了消声器对有限
空间降噪效果的分析研究。
关键词:噪声,消声器,座舱

引言
随着对飞机发动机和机体隔声降噪技术的重视,并广泛使用新技术,使得动力系统产生的舱内噪声会
越来越低,这时飞机的环控系统的噪声将是舱内主要噪声源。噪声源包括环控系统组件产生的噪声、环控
管道内部介质流动产生的噪声以及进排气系统产生的噪声等。环控系统与飞机座舱的一体化设计是改善舱
内声学环境的重要技术手段,通过在管道上合理布置消声器,将有效降低环控系统噪声,提高飞机的舒适
性。
1 单级膨胀腔消声器性能模拟
膨胀腔是最简单的扩张式消声元件,其根据管道中声波在截面突变处发生反射而衰减噪声的原理设
计。膨胀腔的消声性能主要与膨胀腔的膨胀比及长度有关。膨胀比决定消声量的大小,长度决定消声频率
特性。
按平面波假设,入射声 pi,反射声 pr 和透射声 pt 分别为:
jtkx()ω−
透射(t) ⎧ ppeii= 1
入射(i) ⎪ jtkx(ω−) ( )
⎨ pperr= 1 1
⎪ ppe= jtkx()ω−
S1 S2 ⎩ tt1
质点速度 vi、vr、vt 为:
反射(r)
⎧ p1i jtkx()ω−
截面突变处 ve=
⎪ i ρ c
⎪ 00
⎪ p
1r jtkx(ω−) ( )
⎨ver =− 2
c
⎪ρ00
⎪ p1t jtkx()ω−
⎪ vet =
⎩ρ00c
图 1 截面变化的管路系统
两侧管道中必须满足边界条件:
1) 声压连续: pir=pp+t (3)
2) 体积速度连续: Sv12()ir+= v Svt 或 Sp1()ir+= p Sp2t (4)
(1− mm )2 4 S
由此可得声能反射系数和声能透射系数为: ,其中 2 是截面扩张
r t rt==22, m =
(1++mm ) (1 ) S1
比。对于单级膨胀腔,在一维平面波传播假设条件下其消声量可由下式计算[1]:
⎛1122 ⎞
TL =+−10lg 1 (m ) sin ( kL ) (5)
⎜⎝4 m ⎟⎠
1
式中:TL 是消声量,m 是膨胀比或扩张比,k 是波数,L 是膨胀腔长度。
建立单级膨胀腔消声器声学分析模型(见图 2),消声器的传递损失的分析结果见图 3。图 3 中还画出
了公式(5)的计算结果。从对比结果可以看出,在 700~2000Hz 频率范围,分析模型的结果与平面波理
论的基本接近。

图 2 单级膨胀消声器模型图 3 消声器传递损失
2 单级膨胀腔消声器对舱室降噪的仿真计算
飞机座舱是一个有限的空间,飞机的环控系统将为舱内人员提供一个相对舒适的环境。飞机内部管路
众多(见图 4),噪声源包括环控系统组件产生的噪声、环控管道内部介质流动产