[发明专利]一种飞机APU进气道声源模拟装置及模拟方法

说明书

本发明公开了一种飞机APU进气道声源模拟装置及模拟方法，属于飞机噪声测试方面的技术领域。该飞机APU进气道声源模拟装置包括：扬声器、波导管、定连接组件、测量麦克风和电气及信号控制组件，所述测量麦克风和所述波导管固定在所述定连接组件上；所述扬声器固定在所述波导管上；所述电气及信号控制组件一端连接于所述测量麦克风，另一端连接于所述扬声器；该飞机APU进气道声源模拟方法包括针对声模态声源模拟的方法以及针对宽频噪声/单频噪声模拟的方法。本发明针对的是APU进气道的矩形管道内的声模态发生装置，控制方法部分，其响应函数所构成的方程组具有较大创新性。

技术领域

本发明属于飞机噪声测试方面的技术领域，涉及一种用于飞机APU进气道声衬研发试验中，在实验室测试阶段阶段所需的声源装置，更具体地涉及一种飞机APU进气道声源模拟装置及模拟方法。

背景技术

飞机的APU(辅助动力装置)在机场上下乘客时开始工作，是主要的停机坪噪声来源。与飞机的发动机类似，可以在其进气道中安装声衬实现降噪。APU的进气道噪声以管道声模态的形式向外传播。APU进气道声衬研发试验中，需要一套声源装置能够产生APU的声模态。与飞机短舱进气道所不同的是，APU进气道管道截面形状为矩形。

现有技术1方案针对环形管道的声模态发生装置，如图1所示，沿模态激发管道的轴向布置有多个环形扬声器阵列，每个环形扬声器阵列包括多个沿模态激发管道的周向布置的扬声器；控制方法中，根据扬声器的安装位置确定各个扬声器对声模态的贡献，构造声源与模态系数的方程组，求解得到声源信息，进而控制扬声器发声形成特定声模态。

现有技术2介绍了NASA Curved Duct Test Rig(CDTR)装置(如图2)可在矩形管道内产生声模态，管道截面为0.152m×0.381m其使用的扬声器数量为16，可控的最大频率为2500Hz，可控的声模态阶数为长边5，短边2。其针对声模态的控制方法部分，采用了filtered-X LMS算法。首先需要先测量单支扬声器在管道壁面上31支麦克风组成阵列的响应关系，组成传递函数矩阵。计算目标声模态在麦克风位置上的声压，根据实际测量得到的声压，利用传递函数矩阵对扬声器端的输入值进行修正，直至得到期望的目标声模态。

现有技术1针对圆形/环形管道，无法实现APU进气道这种矩形管道内的声源模拟。而NASA CDTR装置，采用测量-反馈的控制算法。通过在先测量管道内麦克风阵列的声压，和预期的声压进行比较，通过计算机程序进行反馈，直至实现目标声模态的控制。其主要缺点是这种反馈机制需要一定的时间，特别是有多个扬声器组成的阵列，其对反馈算法的效率要求极高，并且不能保证一定能收敛。在大量工况的测试中，需要较长的测试时间才能完成测试。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种飞机APU进气道声源模拟装置及模拟方法。与现有技术相比，本发明针对的是APU进气道的矩形管道内的声模态发生装置，控制方法部分，其响应函数所构成的方程组具有较大创新性。同时，本发明中通过理论推导和测量相结合的方法，直接建立了扬声器输入电压和声模态之间的传递函数关系，根据目标声模态的幅值，直接计算得到扬声器的输入电压，进而直接在测控软件中输入相应的值，即可得到期望的声模态。相较于采用测量-反馈的控制算法，获得目标声模态的过程更为迅速。

根据本发明的第一方面，提供一种飞机APU进气道声源模拟装置，所述模拟装置包括：扬声器、波导管、定连接组件、测量麦克风和电气及信号控制组件，

其中，所述测量麦克风和所述波导管固定在所述定连接组件上；

其中，所述扬声器固定在所述波导管上；

其中，所述电气及信号控制组件一端连接于所述测量麦克风，另一端连接于所述扬声器。

进一步地，所述定连接组件包括：顺次连接的第一消声终端、过渡段管道、声模态发生器主管道、第一麦克风阵列安装管道、APU进气道测试管道或声衬、第二麦克风阵列安装管道以及第二消声终端。