基于壓電技術的飛機壁板結構振動與噪聲控制.pdf

1、現(xiàn)代高性能軍機的研制開發(fā)、飛機動力裝置等的升級換代，帶來了日益嚴峻的飛機結構振動疲勞與聲疲勞問題，如美國F-18飛機大攻角飛行時發(fā)生的垂尾抖振疲勞破壞；另一方面，民用飛機適航認證要求越來越嚴格，對飛機機艙舒適度等要求也不斷提高，如ARJ支線飛機在正式運營前要求開展試驗，以驗證飛機振動噪聲指標達到了適航要求。因此，如何有效控制飛機結構的振動與噪聲問題是目前飛行器發(fā)展中急需解決的關鍵問題之一。
　　隨著控制技術的發(fā)展，越來越多的國內外

2、學者利用主動/半主動控制技術開展結構的減振降噪研究，同時隨著壓電智能材料的發(fā)展，將壓電技術應用于結構振動主動/半主動控制研究，成為減振降噪技術領域的一個前沿方向。本文在航空科學基金“飛機典型壁板結構的壓電噪聲控制”（編號20091523010）的資助下，開展了飛機典型結構的壓電減振降噪理論分析與實驗研究。主要完成的研究工作如下：
　?。?）開展了壓電主動控制與半主動控制理論及在減振降噪中的應用方法研究。在振動半主動控制方面，重點進

3、行了短路同步開關阻尼（SSDS）、電感同步開關阻尼（SSDI）、外加電壓源同步開關阻尼（SSDV）等方法的研究；在振動主動控制方面，研究了FXLMS自適應控制方法的次級通道識別方法及控制算法，并成功應用于飛機典型壁板結構的減振降噪。
　?。?）建立了振動與噪聲載荷下，帶壓電分流電路的板狀結構振動與噪聲控制系統(tǒng)模型，推導出壓電分流電路中壓電元件的應變能與動能表達式，以及粘貼壓電元件后薄板結構的應變能與動能表達式，獲得了帶壓電分流電路

4、薄板的表面阻抗及吸聲系數(shù)，為飛機典型壁板結構壓電減振降噪提供了理論基礎。
　?。?）基于壓電分流減振降噪原理，進行了帶壓電分流電路的板狀結構、加筋板結構、飛機典型壁板結構振動控制時的壓電元件布局設計，得到了壓電元件布局方式對結構振動控制效果的影響規(guī)律，為飛機典型壁板結構壓電減振降噪提供了壓電元件布局方法。
　?。?）設計了電感同步開關阻尼電路，在噪聲激勵下，以飛機典型壁板結構為研究對象，開展了基于電感同步開關阻尼的壓電半主動

5、振動控制實驗研究，結果表明，通過壓電半主動控制可使結構振動響應幅值降低25％。
　?。?）以飛機機身艙段壁板結構為研究對象，基于壓電主動控制技術與FXLMS自適應控制方法，開展了壓電減振降噪實驗研究。結果表明，結構振動響應幅值可降低63%，噪聲聲壓級可降低10.6dB。
　　本文工作的創(chuàng)新點如下：
　?。?）以飛機壁板結構為研究對象，基于壓電分流減振降噪原理，進行了振動的壓電半主動控制，得到了壓電元件布局對結構振動控制