[发明专利]一种用于飞机舱室的低频减振降噪隔声壁板结构

说明书

本发明属于飞机舱室振动与噪声控制领域，涉及一种飞机舱室低频减振、降噪、隔声壁板结构，其包括蒙皮1、桁条2、框肋3、振子软材料层4、振子硬材料层5，振子软材料层4上端与振子硬材料层5下端通过固定连接构成振子单元，振子软材料层4下端与蒙皮1的内表面(朝向舱室内部的一面)采用固定连接，振子沿桁条2方向及沿框肋3方向周期性布置于蒙皮1的内表面。采用本发明提供的振子软材料层4、振子硬材料5层的结构或材料参数，以及振子单元的周期排布形式，能有效提高壁板结构对低频振动与辐射噪声的抑制(减振、降噪)效果，同时显著增强结构的透射噪声抑制(隔声)效果，进而改善飞机舱室的振动与噪声环境，提高飞机乘坐舒适性。

技术领域

本发明涉及振动与噪声控制领域，尤其涉及一种具有低频减振、降噪、隔声性能的飞机舱室新型壁板结构。

背景技术

随着飞机日益向大型、轻质、重载、高速方向发展，其面临的振动与噪声问题日益突出(振动与噪声量级过高)。飞机舱室的振动与噪声量级过高，会大幅降低飞机的乘坐舒适性，甚至影响飞机的安全性乃至整机品质。工程中必须对飞机舱室壁板结构进行减振降噪设计，即提高飞机舱室壁板结构对低频振动与噪声(辐射噪声和透射噪声)的抑制能力，从而改善飞机舱内振动与噪声环境，提高飞机的乘坐舒适性。

飞机舱室壁板结构通常由蒙皮、桁条及框肋构成，为了减少这类壁板结构的振动响应，抑制其噪声辐射，提高其隔声(抑制噪声透射)性能，采用的传统技术措施通常包括：修改结构参数、增加壁板厚度、贴敷阻尼层，但是受结构设计空间、质量条件限制，这些传统措施均难以实现低频范围(500Hz以下)的高效减振、降噪及隔声效果。

近年来，“声学超材料”新概念的提出为结构的低频振动与噪声控制提供了新的技术手段和途径，其基本思想是通过将特殊设计的人工声学微结构单元(如局域共振子单元，一般简称振子)周期排列在弹性介质中，从而构成新型声学材料或结构，这类新型的声学材料或者结构具有自然界材料不具有的超常物理特性，如负质量密度、负折射、负模量等，可以实现对低频弹性波和声波的超常操控，进而产生优异的减振降噪效果。已有文献的初步研究表明，借鉴声学超材料设计思想，在简单梁、板结构上周期排布振子单元，可以使这些结构产生类似于声学超材料的超常物理特性，实现对低频弹性波和声波的超常操控。这种技术途径的难点在于针对具体应用场景，设计出相应的振子单元结构以及周期排布形式。本发明将声学超材料设计思想引入到实际工程中的飞机舱室加筋壁板结构中，基于附加周期排布振子单元的创新设计方法，打破传统设计的局限，大幅提升飞机壁板的低频减振、降噪及隔声效果。

综上所述，飞机舱室的减振降噪和隔声是减振降噪领域广泛关注的问题。受飞机舱室结构设计空间、质量条件等限制，仅采用修改结构参数、增加壁板厚度和贴敷阻尼层等传统减振降噪技术措施，难以实现低频段的减振降噪和隔声效果。“声学超材料”是一种新的有效技术途径，因此采用新兴技术实现飞机舱室的低频段减振降噪和隔声，是本领域技术人员极为关注的技术问题。目前没有文献公开本发明中采用周期排布的振子单元进行飞机舱室壁板结构的低频减振降噪的方法。

技术方案

本发明的目的是为了解决飞机舱室传统减振降噪技术中的不足，基于“声学超材料”技术思路，提供一种面向飞机舱室低频振动与噪声控制的新型壁板结构，其既具有良好的减振、降噪性能(高效抑制壁板的低频振动及其引起的辐射噪声)，又具有良好的隔声性能(高效抑制壁板的透射噪声)。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：所述壁板结构包括蒙皮1、桁条2、框肋3、振子软材料层4、振子硬材料层5，所述壁板结构的桁条2和框肋3铆接于蒙皮1的内表面(即朝舱室内部的一面，z轴的正方向)，振子软材料层4上端与振子硬材料层5下端通过固定连接构成振子单元，振子软材料层4下端与蒙皮1内表面采用固定连接，且振子沿x轴方向(平行于桁条2方向)及y轴方向(平行于框肋3方向)周期性布置于蒙皮1的内表面。

进一步地，所述振子软材料层4下端与蒙皮1内表面采用铆接、焊接或胶结进行固定连接。