直升机舱内噪声及控制技术研究

摘 要：直升机是最为典型的军、民两用航空飞行器，它的用途非常广泛，如空中运输、巡逻、旅游、救护等等。直升机在高空飞行时，由于受到声源的影响，舱内会产生出噪声。基于此点，本文从直升机舱内噪声的主要来源分析入手，论述了直升机舱内噪声的控制技术。期望通过本文的研究能够对直升机舱内噪声的降低有所帮助。

关键词：直升机 舱内噪声 控制技术

1直升机舱内噪声的主要来源分析

直升机归属于航空飞行器的范畴，其在空中飞行的过程中，舱内会产生出一定的噪声，主要来源为空气声和结构声。前者具体是指声源产生的声音经空气传至机舱壁上，引起舱壁振动，从而发出的声响；后者则是指直升机上的机翼或是其它零部件产生的振动，经结构传至机舱壁上，引起舱壁振动后，向舱内传播的声能。两种声源在一定的条件下会出现耦合，由此便会形成舱内噪声。与外部生源相比，直升机舱内生源的声压级较小，正因如此，使得很长一段时期内，在直升机生产制造过程中，未对舱内噪声的控制予以足够的重视。现阶段，随着外部生源的逐步降低，使得舱内的噪声问题得到了关注，各种控制舱内噪声的技术也随之出现，在此前提下，直升机舱内噪声大幅度降低。

2直升机舱内噪声的控制技术

直升机舱内降噪常用的技术有两大类，一类是被动控制技术，另一类是主动控制技术，这两类技术各具优点，均能对舱内噪声进行有效地控制。

2.1主动控制技术

在直升机舱内噪声的主动控制中，效果较为显著的方法是应用有源可控制系统。

2.1.1系统构成。该系统有以下几个部分组成：控制器、电声器件等。其中控制器分为模拟电路和数字电路两种，电声器件包括传声器和次级声源。在整个系统中，噪声控制算法是核心部分，可以采用自适应主动控制算法，并根据直升机舱内噪声的特性，对算法进行改进。

2.1.2系统硬件选择。可按系统对电声器件相关指标的要求，对次级声源与传声器进行选择。传声器应当能够进行多路和长距离测量，并且在低频段的频率响应要足够平整，可满足系统对误差信号实时采集的需要。扬声器可以采用专用型的低音喇叭，尺寸和重量应当符合限制要求，并且在低频段的失真应当尽可能小，频响曲线应平整。

2.1.3系统优化配置。在对有源可控制系统进行优化配置时，主要包括以下内容：扬声器与传声器的布置、自适应控制算法的设置等。在具体的配置过程中，应当先完成直升机舱内建模，并利用仿真的方法，计算出平均声势能随频率变化的情况，按照计算结果，确定扬声器与传声器的最优布设位置。在系统设计中，可以采用固定自适应控制算法，优化设置时，需要对FIR滤波器的长度值进行调节，通过对收敛步长参数值进行调整后，对不同参数值下控制算法的收敛速度进行记录和比较，以此来掌握控制器在稳态误差下的变化规律，据此对最优的参数值进行确定，并带入到控制算法当中。

2.2被动控制技术

2.2.1控制振动辐射。为实现重量最低、效能最高的目标，可选取具有较高损耗因子的阻尼材料贴附于舱壁上。由振动加速度理论及试验结果可知，通过阻尼材料的应用，能够使舱内壁板上各个点的振動得到有效控制。在阻尼材料表面铺设吸音棉，可使降噪效果最大化。

2.2.2吸隔音措施。在对直升机舱内进行吸音和隔音设计时，需要先进行不同状态下的消声室部件隔音测量，具体包括以下测试项目：座舱壁板、舱顶装饰板、舱门等。在舱内装饰材料的选择上，可以通过分析不同状态下的隔音测量曲线，从中选取出隔音效果最优的吸音材料和装饰板材。

2.3噪声综合控制技术

舱内噪声主动控制技术与被动控制技术各具优点，为使直升机舱内噪声的控制效果达到最佳，可将这两种技术联合到一起使用。下面通过模拟的方法，对噪声综合控制技术的效果进行试验验证。以某型号直升机作为研究对象，通过对不同飞行状态下的噪声及振动信号进行实测，并在半消声实验室内，以声学设备对噪声进行回放，然后采用主动和被动控制技术对舱内噪声进行处理，进而验证其噪声控制效果。

2.3.1试验方法。为还原声场特性，设置在实验室顶部的扬声器阵支架高度与旋翼的高度相同，两侧扬声器与直升机之间的距离设定为1.0m。随后按照减撑杆安装的角度及尺寸，对激振平台进行设计，并以垂直的方式将激振器装在加工好的平台上，借此来模拟激励作用下，结构的辐射噪声。在对直升机舱内噪声进行综合控制的过程中，采用标准巡航状态，即飞行高度1000m，速度200km/h，通过功率放大器将回放信号加载到激振器上。在该模拟试验中，所有典型测点的噪声频谱图均与直升机实际飞行时的噪声相一致。

2.3.2降噪效果。将上文中提到的噪声主动控制技术与被动控制技术联合用于该试验当中，直升机舱内噪声降至5.5dBA，该数值符合航空飞行器舱内噪声低于6dBA的要求。由此证明，两种控制技术的联合使用，使各自的优点得到最大限度地发挥，舱内的噪声得到有效控制，达到了预期中的降噪效果。可见，该方法具有良好的推广使用价值。

结 论

综上所述，直升机舱内噪声会对机组人员的工作造成一定的影响，为使这种影响降至最低程度，必须采取有效的技术措施，对直升机舱内的噪声进行控制。噪声主动控制技术与被动控制技术，在直升机舱内降噪方面均有显著的效果，但单独使用其中一种技术所能达到的噪声控制效果并不理想。鉴于此，可将主动与被动控制技术联合使用，经过试验验证，能够大幅度降低舱内噪声。

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