基于壓電技術(shù)的飛機(jī)壁板結(jié)構(gòu)振動(dòng)與噪聲控制.pdf

1、現(xiàn)代高性能軍機(jī)的研制開發(fā)、飛機(jī)動(dòng)力裝置等的升級換代，帶來了日益嚴(yán)峻的飛機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞與聲疲勞問題，如美國F-18飛機(jī)大攻角飛行時(shí)發(fā)生的垂尾抖振疲勞破壞；另一方面，民用飛機(jī)適航認(rèn)證要求越來越嚴(yán)格，對飛機(jī)機(jī)艙舒適度等要求也不斷提高，如ARJ支線飛機(jī)在正式運(yùn)營前要求開展試驗(yàn)，以驗(yàn)證飛機(jī)振動(dòng)噪聲指標(biāo)達(dá)到了適航要求。因此，如何有效控制飛機(jī)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與噪聲問題是目前飛行器發(fā)展中急需解決的關(guān)鍵問題之一。
　　隨著控制技術(shù)的發(fā)展，越來越多的國內(nèi)外

2、學(xué)者利用主動(dòng)/半主動(dòng)控制技術(shù)開展結(jié)構(gòu)的減振降噪研究，同時(shí)隨著壓電智能材料的發(fā)展，將壓電技術(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)振動(dòng)主動(dòng)/半主動(dòng)控制研究，成為減振降噪技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)前沿方向。本文在航空科學(xué)基金“飛機(jī)典型壁板結(jié)構(gòu)的壓電噪聲控制”（編號20091523010）的資助下，開展了飛機(jī)典型結(jié)構(gòu)的壓電減振降噪理論分析與實(shí)驗(yàn)研究。主要完成的研究工作如下：
　　（1）開展了壓電主動(dòng)控制與半主動(dòng)控制理論及在減振降噪中的應(yīng)用方法研究。在振動(dòng)半主動(dòng)控制方面，重點(diǎn)進(jìn)

3、行了短路同步開關(guān)阻尼（SSDS）、電感同步開關(guān)阻尼（SSDI）、外加電壓源同步開關(guān)阻尼（SSDV）等方法的研究；在振動(dòng)主動(dòng)控制方面，研究了FXLMS自適應(yīng)控制方法的次級通道識別方法及控制算法，并成功應(yīng)用于飛機(jī)典型壁板結(jié)構(gòu)的減振降噪。
　?。?）建立了振動(dòng)與噪聲載荷下，帶壓電分流電路的板狀結(jié)構(gòu)振動(dòng)與噪聲控制系統(tǒng)模型，推導(dǎo)出壓電分流電路中壓電元件的應(yīng)變能與動(dòng)能表達(dá)式，以及粘貼壓電元件后薄板結(jié)構(gòu)的應(yīng)變能與動(dòng)能表達(dá)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(jī)典型壁板結(jié)構(gòu)壓電減振降噪提供了理論基礎(chǔ)。
　　（3）基于壓電分流減振降噪原理，進(jìn)行了帶壓電分流電路的板狀結(jié)構(gòu)、加筋板結(jié)構(gòu)、飛機(jī)典型壁板結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制時(shí)的壓電元件布局設(shè)計(jì)，得到了壓電元件布局方式對結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制效果的影響規(guī)律，為飛機(jī)典型壁板結(jié)構(gòu)壓電減振降噪提供了壓電元件布局方法。
　?。?）設(shè)計(jì)了電感同步開關(guān)阻尼電路，在噪聲激勵(lì)下，以飛機(jī)典型壁板結(jié)構(gòu)為研究對象，開展了基于電感同步開關(guān)阻尼的壓電半主動(dòng)

5、振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，通過壓電半主動(dòng)控制可使結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)幅值降低25％。
　?。?）以飛機(jī)機(jī)身艙段壁板結(jié)構(gòu)為研究對象，基于壓電主動(dòng)控制技術(shù)與FXLMS自適應(yīng)控制方法，開展了壓電減振降噪實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)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(diǎn)如下：
　?。?）以飛機(jī)壁板結(jié)構(gòu)為研究對象，基于壓電分流減振降噪原理，進(jìn)行了振動(dòng)的壓電半主動(dòng)控制，得到了壓電元件布局對結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制