本發(fā)明涉及一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法，屬于航天運(yùn)輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、火箭在整個(gè)主動(dòng)飛行段，受到各種噪聲影響，寬頻帶隨機(jī)噪聲作用在火箭箭體上，會(huì)產(chǎn)生高量級(jí)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。整流罩處于高量級(jí)的振動(dòng)和高聲壓級(jí)的惡劣力學(xué)環(huán)境之中，容易導(dǎo)致衛(wèi)星有效載荷、設(shè)備和整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，特別是太陽(yáng)能電池板、高增益蝶形天線會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞。美國(guó)nasa的一項(xiàng)調(diào)查研究表明，近50％的發(fā)射航天器故障是由發(fā)射階段的聲振載荷引起的。近年來(lái)，改善發(fā)射階段衛(wèi)星及設(shè)備所承受的噪聲環(huán)境的設(shè)計(jì)思想得到各國(guó)航天研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注與研究。對(duì)航天器發(fā)射階段聲振環(huán)境進(jìn)行控制，不僅可以提高航天器的可靠性，還可以減少航天器的冗余質(zhì)量，提高有效載荷比，搭載更多的設(shè)備，從而減少成本，提高我院長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的競(jìng)爭(zhēng)力。

2、針對(duì)蜂窩夾層整流罩，國(guó)內(nèi)外有提出通過(guò)將鋁蜂窩結(jié)構(gòu)抽真空(或氦氣)的方式提高整流罩結(jié)構(gòu)聲阻抗，從而增大整流罩的隔聲量，但該方法需要實(shí)現(xiàn)鋁蜂窩連通及整體密封制備，目前工藝實(shí)現(xiàn)十分困難。在整流罩內(nèi)壁面敷設(shè)聲學(xué)覆蓋層(如玻璃纖維、毛氈等)，利用多孔吸聲原理來(lái)減小其內(nèi)部聲壓級(jí)。該技術(shù)在大力神、宇宙神、delta火箭中應(yīng)用，但這種方法需要占用整流罩內(nèi)部空間。此外，內(nèi)壁面敷設(shè)聲學(xué)覆蓋層多數(shù)通過(guò)粘接實(shí)現(xiàn)，聲學(xué)覆蓋層有脫落或產(chǎn)生多余物的可能，進(jìn)而造成有效載荷損壞或功能失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法，通過(guò)在整流罩蜂窩夾層中添加玻璃纖維、毛氈或三聚氰胺等吸聲材料，聲波在傳遞路徑由于引入的吸聲材料一方面由于聲阻抗的變化發(fā)生反射，另一方面聲波穿透吸聲材料過(guò)程中聲波能量會(huì)發(fā)生衰減，因此該方法可實(shí)現(xiàn)蜂窩夾層整流罩具備隔吸一體化功能，提升蜂窩夾層整流罩整體的隔聲性能。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)，包括作為整流罩外殼的蜂窩夾層面板；所述蜂窩夾層面板包括兩層金屬板和蜂窩夾層，所述蜂窩夾層位于兩層金屬板之間。

3、進(jìn)一步地，所述蜂窩夾層內(nèi)部填充吸聲材料。

4、進(jìn)一步地，所述吸聲材料為玻璃纖維、毛氈、三聚氰胺或三者組合物。

5、進(jìn)一步地，所述金屬板為鋁板。

6、進(jìn)一步地，所述鋁板的厚度為0.5mm。

7、進(jìn)一步地，所述蜂窩夾層與金屬板膠接。

8、進(jìn)一步地，所述膠接使用的膠為環(huán)氧樹(shù)脂膠膜。

9、進(jìn)一步地，所述膠接的方法包括：

10、在蜂窩夾層兩端鋪膠膜；

11、在蜂窩夾層兩端分別敷設(shè)金屬板。

12、進(jìn)一步地，所述蜂窩夾層材料為鋁，蜂窩夾層包括多個(gè)蜂窩元，蜂窩元的壁厚為0.5mm，高度為28mm。

13、一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，包括：

14、獲取整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)的約束條件；所述約束條件包括：任務(wù)整流罩內(nèi)部噪聲降噪指標(biāo)要求、單位面積重量要求、安裝空間包絡(luò)要求、工藝實(shí)施要求以及環(huán)境適應(yīng)性要求；

15、基于上述約束條件中的單位面積重量和安裝空間包絡(luò)要求，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真分析優(yōu)化設(shè)計(jì)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的承載能力、隔聲性能，確定若干蜂窩夾層面板的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)；

16、基于不同初始結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建仿真預(yù)示模型，并開(kāi)展蜂窩夾層面板填充不同吸聲材料的隔聲性能仿真分析，確定蜂窩夾層面板填充不同吸聲材料的初始方案；

17、根據(jù)不同初始方案完成結(jié)構(gòu)樣件生產(chǎn)后，測(cè)定每個(gè)結(jié)構(gòu)樣件的性能參數(shù)；所述性能參數(shù)包括重量參數(shù)、尺寸參數(shù)、隔聲量參數(shù)；

18、對(duì)比不同結(jié)構(gòu)樣件隔聲測(cè)試結(jié)果，并將試驗(yàn)與預(yù)示的隔聲結(jié)果比較，修正仿真預(yù)示模型參數(shù)；

19、基于修正后的仿真預(yù)示模型，建立整流罩仿真模型，并進(jìn)行仿真，獲取蜂窩夾層填充吸聲材料的整流罩的隔聲性能，通過(guò)對(duì)比未填充蜂窩夾層整流罩的隔聲性能，求取整流罩隔聲性能的提升量。

20、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

21、整流罩內(nèi)噪聲降低目前國(guó)內(nèi)外主要采用的是在整流罩內(nèi)敷設(shè)吸聲材料進(jìn)行吸聲，存在占用整流罩內(nèi)部空間縮小整流罩內(nèi)包絡(luò)、降噪產(chǎn)品脫落產(chǎn)生多余物問(wèn)題。本發(fā)明提出通過(guò)在整流罩蜂窩夾層中添加玻璃纖維、毛氈或三聚氰胺等吸聲材料，可實(shí)現(xiàn)蜂窩夾層整流罩具備隔吸一體化功能，提升蜂窩夾層整流罩整體的隔聲性能，同時(shí)避免了整流罩內(nèi)包絡(luò)縮小、多余物產(chǎn)生的問(wèn)題發(fā)生。

技術(shù)特征：

1.一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括作為整流罩外殼的蜂窩夾層面板；所述蜂窩夾層面板包括兩層金屬板和蜂窩夾層，所述蜂窩夾層位于兩層金屬板之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蜂窩夾層內(nèi)部填充吸聲材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述吸聲材料為玻璃纖維、毛氈、三聚氰胺或三者組合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬板為鋁板。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鋁板的厚度為0.5mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蜂窩夾層與金屬板膠接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述膠接使用的膠為環(huán)氧樹(shù)脂膠膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述膠接的方法包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蜂窩夾層材料為鋁，蜂窩夾層包括多個(gè)蜂窩元，蜂窩元的壁厚為0.5mm，高度為28mm。

10.一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
一種整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法，屬于航天運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法通過(guò)在整流罩蜂窩夾層中添加玻璃纖維、毛氈或三聚氰胺等吸聲材料，聲波在傳遞路徑由于引入的吸聲材料一方面由于聲阻抗的變化發(fā)生反射，另一方面聲波穿透吸聲材料過(guò)程中聲波能量會(huì)發(fā)生衰減，因此該方法可實(shí)現(xiàn)蜂窩夾層整流罩具備隔吸一體化功能，提升蜂窩夾層整流罩整體的隔聲性能。本發(fā)明的整流罩蜂窩夾層隔聲結(jié)構(gòu)包括作為整流罩外殼的蜂窩夾層面板；所述蜂窩夾層面板包括兩層金屬板和蜂窩夾層，所述蜂窩夾層位于兩層金屬板之間，實(shí)現(xiàn)蜂窩夾層整流罩具備隔吸一體化功能，提升蜂窩夾層整流罩整體的隔聲性能，同時(shí)避免了整流罩內(nèi)包絡(luò)縮小、多余物產(chǎn)生的問(wèn)題發(fā)生。

技術(shù)研發(fā)人員：潘忠文,王明杰,高藝航,袁赫,祁峰,趙佳敏,胡鵬翔,王檑,曾耀祥,陳子聿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京宇航系統(tǒng)工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21