火箭发动机振动与噪声控制技术研究与设计
发动机地面试验喷水降噪技术研究
发动机地面试验喷水降噪技术研究发布时间：2021-09-28T08:05:26.811Z 来源：《科学与技术》2021年第15期作者：周游戴芳立[导读] 本文概述了大推力火箭发动机试验噪声治理的现状和火箭发动机噪声的产生机理、预测方法等。
周游1 戴芳立2北京航天试验技术研究所北京 100074摘要本文概述了大推力火箭发动机试验噪声治理的现状和火箭发动机噪声的产生机理、预测方法等。
通过文献资料查阅和实地调研了解国内外火箭发动机噪声治理的最新研究成果和应用效果，确定某试验台喷水降噪系统总体方案，并测量降噪效果。
1国外研究现状火箭发动机的噪声治理是一件非常复杂的工作，通过查阅大量的文献资料发现国内外多采用喷水降温的方式。
国外率先在各类大型试验台和航天发射中心开展了大量工作，建立了各种降噪系统，获取了大量研究成果，比较有代表性的有NASA航天飞机发射台上的关键地面结构“水鸟”喷嘴系统、美国斯坦尼斯A3缩比试验台扩压器喷水降噪系统和德国宇航中心的P8试验台的喷水导流筒等。
肯尼迪宇航中心的发射平台39A在试验过程中喷入大量的水来抑制噪声，设计了喷水系统（“水鸟系统”）来保护航天飞机和它的发射台，避免其受到火箭发射噪声声能量的损坏，喷水管的直径为213cm，阀门口径为122cm并配备8.84m高的水箱，水从16个喷嘴以及航天飞机主发动机出口的MLP的洞喷出，喷到火箭导流器的顶部。
2发动机排气噪声产生的机理发动机试验过程中的主要噪声源是火箭羽流产生的喷流噪声。
羽流边界层中的涡的形成、传播、耗散直接形成了喷流噪声。
当这些涡在喷管附近形成时非常小，顺着羽流传播，它们变得更大直到最终消失。
一旦涡创造了声波，声波会在空气传播，并引起一定区域的压力变化并能够被传感器所采集。
因为声波的频率不同，顺着羽流方向频谱将发生变化。
喷流噪声的形成描绘了观察者顺着羽流方向移动，声波频谱变化的情况，即声波的峰值频率向低频移动。
从喷管流出的高速气流与周围空气迅速混合将使当地流体产生强烈的脉动湍流，并产生喷流噪声。
内燃机传动系统中的噪声与振动控制技术研究
内燃机传动系统中的噪声与振动控制技术研究第一章引言内燃机传动系统是内燃机的重要组成部分，其高效且稳定的工作对整个机械设备的运行至关重要。
然而，内燃机传动系统在实际运行中常常伴随着噪声和振动问题，给机械设备的性能、寿命和舒适性带来不利影响。
为了解决这一问题，本文将探讨内燃机传动系统中的噪声与振动控制技术，以提高机械设备的工作效率和用户使用体验。
第二章内燃机传动系统的噪声与振动源内燃机传动系统的噪声主要来源于内燃机本身的燃烧过程、气缸压力脉动、排气系统和机械传动系统的工作过程等。
而振动则产生于内燃机的振动力、气缸压力脉动和机械传动系统的相互作用。
2.1 内燃机燃烧过程的噪声与振动内燃机的燃烧过程会产生气动噪声和结构振动。
气动噪声主要源于燃烧室内气体的振动和压力变化，而结构振动则来自于燃烧过程中的爆震和疲劳载荷。
2.2 气缸压力脉动的噪声与振动内燃机气缸压力的不稳定变化会引发气缸壁的振动和噪声。
气缸壁的振动会传导到其他部件上，并进一步引发机械传动系统的振动和噪声。
2.3 机械传动系统的噪声与振动内燃机的机械传动系统由各种齿轮、轴等机械构件组成，其运动过程中会产生噪声和振动。
噪声主要来源于摩擦和齿轮间的冲击，而振动则源于机械零件的不平衡、摩擦和松动等。
第三章噪声与振动控制技术的研究进展3.1 噪声与振动控制原理噪声与振动的控制主要通过控制源、传递途径和接收路径三个方面。
控制源包括降低噪声与振动源的能量和频率，传递途径则包括有效减小能量传递的途径，而接收路径则是通过隔离和减振手段来减小接收到的噪声与振动。
3.2 主动控制技术主动控制技术通过在传动系统中加入传感器、控制器和执行器等装置，对噪声和振动进行实时监测和主动控制。
常用的主动控制技术包括主动噪声控制、主动振动控制和主动降噪技术等。
这些技术可以精确地减小噪声和振动强度，提高内燃机传动系统的工作效率和舒适性。
3.3 被动控制技术被动控制技术是通过机械和材料的选择以及结构优化来减小噪声与振动。
航空航天结构振动控制研究及应用
航空航天结构振动控制研究及应用引言：航空航天领域的结构振动控制一直是一个重要而复杂的课题。
飞行器的振动问题不仅会影响乘客的舒适度，还会对飞行器的性能和安全性产生负面影响。
因此，研究和应用航空航天结构振动控制技术具有重要意义。
本文将介绍航空航天结构振动控制的研究现状、应用场景以及未来发展方向。
一、研究现状1.结构振动控制方法目前，航空航天领域常用的结构振动控制方法主要包括有源振动控制、被动振动控制和半主动振动控制。
有源振动控制利用传感器采集到的振动信号与控制器产生的控制信号相结合，通过外部力或扭矩的施加来减小或消除结构振动。
被动振动控制则通过使用吸振器、阻尼器等被动元件来消除振动能量。
半主动振动控制是将有源和被动振动控制结合起来，主要通过调节阻尼器、模态阻尼器等半主动元件的阻尼特性来实现振动控制。
2.结构振动控制应用场景航空航天领域的结构振动控制应用广泛。
例如，飞机机翼和机身的振动控制可使飞机获得更好的操纵性和稳定性，提高乘客的舒适度。
火箭和卫星发射过程中的振动控制可以确保发射过程的稳定性和安全性，减小结构破坏和负载损失的风险。
此外，航空器和航天器的结构振动控制还可以应用于减少结构噪音、改进系统的动力学性能等方面。
二、应用案例1.飞机结构振动控制飞机的结构振动控制是航空领域中最常见、最重要的振动控制问题之一。
为了提高飞行器的飞行性能和乘客的舒适度，航空工程师一直在研究和应用各种结构振动控制方法。
以纵向振动控制为例，传统的被动振动控制方法使用液压或磁流变技术实现减振。
而近年来，半主动振动控制在飞机结构振动控制中的应用逐渐增多。
研究表明，半主动振动控制不仅可以提供更高的阻尼能力，还可以根据实时振动情况进行频率和阻尼调节，以适应不同飞行状态和振动特征。
这种方法可以有效地减小飞机结构的振动幅度，提高飞行器的稳定性和乘客的舒适度。
2.火箭发射过程振动控制火箭的发射过程存在较大的振动问题，特别是在推力增加和减少的情况下。
新型航空器的噪声控制与环境保护性能研究
新型航空器的噪声控制与环境保护性能研究一、引言随着航空业的快速发展，航空器的噪声问题日益引起人们的关注。
噪声对人类健康、环境质量和社会和谐产生了负面影响。
因此，研究新型航空器的噪声控制与环境保护性能，具有重要意义。
本文旨在探讨新型航空器噪声控制与环境保护性能的研究现状、问题和发展方向。
二、新型航空器噪声控制技术1. 声学设计技术新型航空器的设计应该注重降低噪声产生源。
通过采用先进的声学设计技术，可以减少发动机、机翼和机身等关键部位产生的噪声。
例如，在设计发动机时可以采用隔音材料和减振装置来降低排气口和进气口产生的噪音。
2. 引擎技术改进改进引擎技术是降低飞机噪音的关键之一。
目前，研究人员正在努力开发更加节能环保且低噪音的新型引擎。
例如，喷气发动机的燃烧过程中产生的噪声可以通过优化燃烧过程和改善气流动力学来减少。
3. 材料和结构优化新型航空器的材料和结构优化也可以有效降低噪声。
采用轻量化材料可以减少机身和机翼的振动，从而降低噪音产生。
此外，通过改善舱内隔音材料和隔音结构，也可以减少内部噪声对乘客的影响。
三、新型航空器环境保护性能研究1. 燃油效率提升随着能源紧缺问题日益突出，提高新型航空器的燃油效率对环境保护至关重要。
通过改进发动机技术、减轻飞机重量、优化飞行路径等手段，可以降低航空器的油耗量和二氧化碳排放量。
2. 减少排放物新型航空器应该采用更加环保的排放控制技术。
例如，引入先进排放控制装置来净化废气中的有害物质，并探索使用可再生能源替代传统燃料，以减少对大气环境的污染。
3. 废弃物处理航空器的废弃物处理也是环境保护的重要方面。
研究新型航空器废弃物处理技术，包括废气、废水和固体废弃物的处理和回收利用，可以减少对自然环境的污染。
四、新型航空器噪声控制与环境保护性能研究存在的问题1. 技术难题新型航空器噪声控制与环境保护性能研究面临着许多技术难题。
例如，如何在保证飞机性能和安全性的前提下降低噪声和排放物排放量，是一个具有挑战性的问题。
航天器结构振动控制与优化设计
航天器结构振动控制与优化设计航天器结构振动控制与优化设计是现代航天领域中的重要课题，它对于保障航天器的安全性、可靠性和性能具有重要意义。
本文将探讨航天器结构振动控制的原理与方法，并介绍优化设计在航天器结构振动控制中的应用。
一、航天器结构振动控制原理航天器在发射、飞行和着陆过程中都会面临各种振动问题。
这些振动问题既会影响航天器的正常工作，又会对载人航天员的生命安全造成潜在威胁。
因此，航天器结构振动控制就显得尤为重要。
航天器结构振动控制的原理主要包括两个方面：被动控制和主动控制。
被动控制是通过改变结构材料和形状等因素来改善结构的振动性能，例如使用减振材料、减振器等。
主动控制则是利用控制装置主动调节结构的振动状态，包括振动传感器、执行器和控制算法等。
二、航天器结构振动控制方法1.模态分析航天器结构的振动分析是了解结构动力学特性的重要手段，其中模态分析是一种常用的方法。
模态分析通过求解结构的固有振动模态和频率，可以确定结构存在的固有振动模式和相应的频率。
这为航天器的振动控制提供了依据。
2.振动控制策略振动控制策略主要包括主动振动控制和被动振动控制。
主动振动控制是基于主动控制技术，通过控制装置实时感知航天器的振动状态，并采取相应的控制措施来减小振动。
被动振动控制是通过设计合理的结构形状和材料来减小结构的振动响应。
3.优化设计优化设计在航天器结构振动控制中起着重要的作用。
通过优化设计可以改善结构的振动特性，减小结构的振动响应。
优化设计可以基于模态分析和振动控制策略进行，通过改变结构参数和材料等因素，使得结构在满足特定约束条件下达到最佳的振动控制效果。
三、航天器结构优化设计案例研究以某型号航天器为例进行航天器结构振动控制的优化设计。
首先，进行模态分析，确定航天器的固有振动频率和模态；然后，采用主动振动控制策略，设计并安装振动传感器和执行器；最后，利用优化算法对航天器结构参数进行调整，以达到最佳的振动控制效果。
航空发动机辐射噪声控制研究
航空发动机辐射噪声控制研究航空发动机辐射噪声是近些年来备受航空工业界关注的问题之一。
随着航空业的不断发展，对飞机发动机噪声控制的需求也越来越强烈。
航空发动机辐射噪声控制研究，也成为了航空发动机研究的重要方向之一。
一、航空发动机辐射噪声的特点航空发动机辐射噪声主要分为机体辐射噪声和尾流辐射噪声。
机体辐射噪声是指发动机在运行时，空气动力和燃烧过程所产生的声音传递到机身表面，并通过机身表面传递到外界的噪声。
尾流辐射噪声则是指发动机排出的尾流声在空气中传播的噪声。
航空发动机辐射噪声具有广泛的频率分布，主要集中在200Hz到10kHz的中低频段。
此外，航空发动机辐射噪声还具有复杂的光谱特性和不稳定性。
二、航空发动机辐射噪声控制方法针对航空发动机辐射噪声的控制，目前主要采用以下几种方法：1. 燃烧优化燃烧过程是在发动机内部产生噪声的主要原因之一。
通过优化燃烧过程，可以减少噪声的产生。
具体方法包括提高燃油喷射的质量和速度，增加燃烧室面积，以及采用多重点喷射燃油等。
2. 降噪材料应用通过在机身表面采用吸音材料或阻尼材料，可以有效地减少机体辐射噪声。
这些材料能够吸收和散射传入它们的声波，从而降低外界噪声的产生。
3. 降噪设计在发动机设计阶段，可以采用设计降噪的技术来减少噪声的产生。
这包括采用优化的几何形状、缩小散热器出口尺寸、采用整流罩和差速器等。
4. 辐射噪声控制系统发动机辐射噪声控制系统是一种成熟的辐射噪声控制技术。
系统通过在引射口、排气口和散热器口等位置加装附加装置来控制发动机辐射噪声。
这些装置能够引导声波的传递和抑制声波的反射，从而有效地降低噪声的产生。
三、航空发动机辐射噪声控制研究现状目前，在国际航空领域，航空发动机辐射噪声控制已成为一个重要的课题，并得到了广泛的研究。
各国的机构和研究机构也在积极地开展相关研究。
例如，美国的NASA和GE公司就非常重视航空发动机辐射噪声的控制研究，他们研制的控制系统取得了重要的进展。
振动控制技术在航天器中的应用研究
振动控制技术在航天器中的应用研究一、引言航天器是一种高度精密的工程系统，需要在极其恶劣的环境中工作。
振动是航天器面临的一个主要问题，因此，振动控制技术的研究在航天器工程中具有极其重要的意义。
本文将探讨振动控制技术在航天器中的应用研究。
二、航天器的振动问题在航天器发射、运行和返回过程中，都会产生振动。
发射时，火箭发动机产生的震荡和空气动力学作用都会引起振动；运行过程中，由于各种机构和仪器的运转也会产生振动；返回时，飞行器着陆所引起的冲击也会产生振动。
这些振动会对航天器的结构、装置和仪器产生不同程度的影响。
振动可以引起结构的疲劳和损坏，严重时还会导致设备失灵和航天器严重事故。
因此，振动控制技术应运而生。
三、振动控制技术的研究振动控制技术是指通过各种方法对振动进行控制和减小，从而提高航天器的性能和可靠性。
在航天器工程中，振动控制技术的研究主要包括以下几个方面。
1.振动测量和分析振动控制技术的前提是对振动进行准确的测量和分析。
通过振动传感器等设备对振动进行测量，进行频谱分析、时域分析等多种方法，分析各种振动的特点和规律，为振动控制提供可靠的数据支撑。
2.主动振动控制技术主动振动控制技术是通过内置于航天器结构、装置或设备中的控制系统，以主动控制方式对振动进行实时的控制和减小。
主动控制系统实时采集并处理振动信号，通过控制执行机构的运动实现对振动的控制。
主动控制的优点是可以针对不同类型、频率的振动进行控制，具有响应速度快、效果显著等特点。
然而，主动控制系统的运行控制复杂，需要高度精密的传感器和执行机构支持。
此外，若主动控制失败，航天器面临的风险也很高。
3.被动振动控制技术被动振动控制技术是指通过安装各种阻尼器、减振器等装置来减小振动。
被动振动控制技术操作简单，可靠性高，成本较低。
被动减振器、阻尼器等较多应用于可靠性要求较高的结构和系统中，例如太阳能电池板支架、航天器发动机结构等。
四、振动控制技术的应用1.发射段振动控制技术发射阶段是航天器面临的振动最为严重的阶段，也是振动控制技术应用最为广泛的阶段。
航空发动机气动噪声的控制与降噪技术研究
航空发动机气动噪声的控制与降噪技术研究随着航空业的发展和进步，航空发动机的噪声问题也成为了一项非常重要的研究课题。
气动噪声是航空发动机噪声的主要来源之一，如何控制和降低气动噪声，成为了航空工业中的一项核心技术。
首先，我们需要了解什么是气动噪声。
你是否在飞行中听到过发动机发出的嗡嗡声？这就是气动噪声。
航空发动机在飞行过程中，空气流经叶片和各种奇怪的通道时会发出震荡声波，形成气动噪声。
这种噪声会对机场周边环境和飞行员的身体健康造成不良影响，因此减少气动噪声是一项必不可少的任务。
在研究气动噪声控制和降噪技术之前，我们需要了解气动噪声产生的机理和特点。
气动噪声的产生机理复杂，常见的噪声来源包括裂缝流、湍流剪切层、压缩波、旋涡等。
气动噪声的特点是频率低、能量大、传播距离远。
因此，研究气动噪声控制和降噪技术需要采用一系列有效的措施。
第一种控制气动噪声的技术是在航空发动机设计中引入气动噪声降噪理论。
通过对气动噪声发布的特点和机理的深入研究，设计师可以在飞机发动机的设计中采取一系列降噪措施。
比如在叶片的设计中采用减少边角损失的技术，有助于减少紊流的临界剪切速度；通过改变机体外部的流场分布来减少气动噪声的产生；在设计进气道时，可以采用冷气阻止器和奇点切除策略等技术来降低进气噪声。
第二种降低气动噪声的技术是通过航空发动机的运行控制来实现。
在发动机运行过程中，可以利用发动机喷油系统，控制燃烧过程，降低发动机噪声；另外，航空公司可以根据领风跑道、跑道长度、起飞重量等因素确定起降程序，从而降低航空发动机噪声的产生。
第三种技术是通过采用降噪工程学方法来实现气动噪声的控制和降低。
降噪工程学的核心思路是，在气动噪声主要产生的区域内放置噪声源，借助波源和反射波的相互抵消来完成降噪。
这种技术的优点是可以克服传统被动降噪技术的局限性，如必须在气动噪声产生问题之前提前考虑降低问题的解决方法，此外，借助降噪工程学进行气动噪声控制降噪还可以实现逆向均匀噪声的发生，从一定程度上南偏西藏噪声的可视效果。
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火箭发动机振动与噪声控制技术研究与设计
火箭发动机振动与噪声控制技术研究与设计
引言：
随着航天科技的不断发展和深入应用，火箭发动机作为推进载人航天器、卫星和其他航天器的关键部件，其性能要求越来越高。
然而，火箭发动机振动与噪声问题一直是制约火箭技术发展的重要因素之一。
因此，研究与设计火箭发动机振动与噪声控制技术成为提高航天技术水平、保障航天员安全以及提升整体性能的重要任务。
一、振动与噪声产生原因及影响
火箭发动机在运行中产生的振动和噪声主要来自以下几个方面：
1. 气动效应：燃烧喷口的高温高速气流与环境气体相互作用会产生气流脉动、冲击扰动，导致振动与噪声的产生。
2. 动力效应：发动机内部各部件之间的相互作用，如气缸、连杆、曲轴等部件的摩擦、冲击、振动等，也是振动与噪声产生的重要原因之一。
3. 结构效应：发动机整体结构的共振频率、结构刚度、弯曲振动等不合理设计或材料缺陷都会导致振动与噪声的产生。
振动与噪声对火箭发动机的影响主要表现在以下几个方面：
1. 功能损害：振动与噪声会导致燃烧室、燃料供给系统和氧化剂供应系统等功能性部件的损坏，进而影响火箭发动机的正常工作。
2. 疲劳寿命：长期受到振动与噪声的作用，会导致发动机内部部件的疲劳破坏，缩短火箭发动机的使用寿命。
3. 人员安全：振动与噪声对航天员的健康造成威胁，尤其是振动对人体内部器官的影响可能导致航天员在长期航天任务中出现健康问题。
4. 外界影响：火箭发射过程中产生的振动与噪声会对周围环境造成干扰和影响，对周边设施、某些生物和动物产生不利影响。
二、振动与噪声控制技术研究与设计方法
针对火箭发动机振动与噪声控制问题，可以采取以下几种技术手
段进行研究与设计：
1. 先进材料应用：通过采用高强度、低密度、耐磨损、耐高温
等先进材料来改善火箭发动机的结构和部件，减轻振动与噪声的产生。
2. 结构设计优化：通过数值仿真和实验验证等方法，优化火箭
发动机的结构设计，提高其共振频率和结构刚度等参数，减少振动与
噪声的产生。
3. 振动与噪声隔离：通过采用隔振材料、隔音材料等，将振动
和噪声传导路径进行隔离和阻断，减少振动和噪声的传递和扩散。
4. 主动噪声控制：通过在火箭发动机内部布置传感器和执行器等，实现振动与噪声的主动控制，采用自适应滤波、噪声抵消和相位
修正等算法来减少振动与噪声的产生。
5. 环境控制：通过在火箭发射场附近设置静音措施、减少外界
影响，或者调整火箭发射姿态和能量释放策略等，降低振动和噪声的
影响范围。
三、研究与设计案例分析
以我国长征系列火箭为例，针对其发动机振动与噪声控制问题进
行研究与设计。
通过对长征火箭的振动与噪声源进行分析，采取了以
下措施：
1. 结构设计优化：通过模态分析和有限元仿真等方法，改善火
箭发动机结构的设计，提高其共振频率和结构刚度，减少振动与噪声
的产生。
2. 隔振与隔音措施：在火箭发动机内部布置了隔振材料和隔音
材料，减少振动和噪声的传递和扩散。
3. 主动噪声控制：在火箭发动机各关键部件上布置了传感器和
执行器，通过主动振动和噪声控制算法实现振动和噪声的主动抑制。
4. 声学设计和环境控制：对火箭发射场附近的环境进行声学设计，合理设置静音设备和减震装置，减少外界噪声对火箭发射工作的
影响。
通过上述措施的应用，长征火箭的振动与噪声问题得到了有效控制，提高了火箭的整体性能和航天员的安全程度。
结论：
火箭发动机振动与噪声控制技术的研究与设计对于提高火箭技术水平、确保航天员安全和保障航天工作正常进行具有重要意义。
需要通过采
用先进材料、优化结构设计、隔振与隔音措施，主动噪声控制等手段
来减少振动与噪声的产生和传递，同时需要合理控制火箭发射场附近
环境的噪声和振动，以保证火箭发动机的正常运行和航天工作的顺利
进行。