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摘要：本文通过外声场载荷等效计算方法得到声载荷，并建立壁板结构有限元模型及声学模型，并施加声载荷进行声学计算，得到其隔声量。将仿真结果与试验结果相对比，修正壁板结构声学模型，得到准确的壁板声学模型，并依据壁板声学预计结果进行座舱噪声预计。
关键词：外声场载荷 隔声结构 隔声量 声学模型
引言
飞机壁板隔声结构声学预计，是全机声学建模及预计的基础。壁板声学模型的准确性，对全机声学模型建模和预计结果的准确性起到关键作用[1]。本文首先进行外声场载荷预计，再选取飞机典型壁板结构，建立壁板结构有限元模型及声学模型，并进行声学计算，得到其隔声量。将隔声结果与壁板隔声试验结果相对比，修正壁板结构声学模型，得到准确的壁板声学模型，可为壁板隔声试验方案的规划、全机座舱声学环境的预计提供参考。
1建模过程综述
建立飞机壁板有隔声结构声学有限元模型，详细过程为：（1）在 VA one 中导入飞机的 CATIA 侧壁板模型建立侧壁板有隔声结构声学模型（蒙皮、长桁、框、阻尼、吸声层、装饰板），输入材料声学和结构参数，并确定各部件连接方式和约束形式，特别是装饰板减振结构连接形式。（2）划分壁板声学子系统，将蒙皮、长桁、框作为子系统，分析其模态密度，需满足子系统划分原则。（3）根据外声场载荷等效计算方法，将声源加载到侧壁板相应位置处。（4）进行隔声计算。（5）对隔声结构进行调参，优化壁板降噪模型，并进行隔声预计，将隔声计算与隔声试验结果对比，验证壁板有隔声结构声学模型的准确性，得到准确的壁板有隔声结构声学预计模型。
2.外声场载荷等效计算方法
聲源预计方面，对于巡航状态下机身舱段，螺旋桨是噪声的主要贡献声源，因此，计算时施加了螺旋桨声源，螺旋桨声源为经验方法预计值。
本文利用哈米尔顿标准部发布的经验方法预计螺旋桨声源。哈米尔顿标准部发布的经验方法将发动机噪声和螺旋桨噪声综合考虑，已知螺旋桨直径，桨叶数，螺旋桨功率、飞行速度，环境声速等，通过查表计算可得到总声压级，即 SPL （ total ）=NL1+ BC +NL2+ XC + RC 。式中：NL1表示根据轴马力计算出的基值; BC 表示螺旋桨叶数修正值;NL2表示考虑桨尖速度和旋转平面上桨尖到机身壁距离的修正; XC 表示轴向位置修正; RC 表示机身的反射修正。
本文以某四叶桨螺旋桨飞机为例，输入上述参数，通过查表得到的总声压级 SPL （ total ）=136dB，以及各阶频谱。
3.有限元模型
在 patran 中建立壁板的有限元模型，其中壁板用板元模拟，长桁和框用梁元模拟，利用 nastran 求解器求解壁板模态，得到壁板的主要模态，见图1所示。
4 声学预计分析
利用 VA One 软件，首先对壁板结构进行隔声分析，分析不同吸声棉、阻尼层和装饰板对应下的隔声量，再根据壁板声学分析结果制定声学方案建立舱段声学模型，进行声学预计。
4.1 声学仿真模型
将壁板结构有限元模型导入 VA One ，建立壁板结构隔声仿真分析模型，如图2所示。壁板结构选取铝合金材料，详细参数为密度为2700 kg / m ，弹性模量为71.71 GPa ，剪切模量为26.9GPa，泊松比为0.33。。在建立预计模型时，噪声源为螺旋桨声源，噪声谱值为第二节计算得到的外载荷，加载点在螺旋桨平面位置：内饰板都简化为夹层板子系统：内装饰减振器，定义在装饰板与壁板子系统之间，将其定义为简单的多自由度弹簧。将壁板结构简化为带有横向和纵向两个方向均分布有加强筋的形式，并根据飞机长桁和框的结构特性参数，定义加强筋的详细参数，接下来对划分的子系统的模态密度进行计算，分析宽带内均大于5，满足子系统的划分基本要求，最后对其进行隔声计算，分别对无声学处理、壁板+阻尼、壁板+阻尼+吸声层+装饰板结构进行隔声计算，声学模型如图2所示。将仿真结果与试验结果向对比，修正壁板声学模型，得到较为准确的壁板声学模型。
4.2壁板声学预计结果
将修正后的声学模型分别进行三种状态的隔声预计：壁板、壁板：阻尼，壁板：阻尼+吸声棉+装饰板，预计结果如图3所示
通过比较无声学处理和进行声学处理后的壁板声压级，进行了对比研究，结果表明，采取声学处理比无声学处理的声压级明显降低，最高可降低约13 dB （ A ），声学处理方式有效。
4.3座舱声学预计
在确认壁板声学仿真有效的前提下，建立舱段模型，建模方法同壁板结构的建模方法，并通过制定不同阻尼、吸声棉和装饰板下的降噪方案，进行座舱声学仿真分析。
5.结语
通过计算声载荷，并建立壁板结构有限元模型和声学模型，将声载荷加载在壁板上，对比壁板隔声试验结果，并修正壁板结构声学模型，得到较为准确的壁板声学模型，表明壁板结构声学模型有效，建模方法合理，可为后续壁板隔声试验、全机声学模型或降噪方案的制定提供参考。
参考文献
[1]孙侠生民用飞机结构强度刚度设计与验证指南第三册[ M ]航空工业出版社2012—09
关键词：外声场载荷 隔声结构 隔声量 声学模型
引言
飞机壁板隔声结构声学预计，是全机声学建模及预计的基础。壁板声学模型的准确性，对全机声学模型建模和预计结果的准确性起到关键作用[1]。本文首先进行外声场载荷预计，再选取飞机典型壁板结构，建立壁板结构有限元模型及声学模型，并进行声学计算，得到其隔声量。将隔声结果与壁板隔声试验结果相对比，修正壁板结构声学模型，得到准确的壁板声学模型，可为壁板隔声试验方案的规划、全机座舱声学环境的预计提供参考。
1建模过程综述
建立飞机壁板有隔声结构声学有限元模型，详细过程为：（1）在 VA one 中导入飞机的 CATIA 侧壁板模型建立侧壁板有隔声结构声学模型（蒙皮、长桁、框、阻尼、吸声层、装饰板），输入材料声学和结构参数，并确定各部件连接方式和约束形式，特别是装饰板减振结构连接形式。（2）划分壁板声学子系统，将蒙皮、长桁、框作为子系统，分析其模态密度，需满足子系统划分原则。（3）根据外声场载荷等效计算方法，将声源加载到侧壁板相应位置处。（4）进行隔声计算。（5）对隔声结构进行调参，优化壁板降噪模型，并进行隔声预计，将隔声计算与隔声试验结果对比，验证壁板有隔声结构声学模型的准确性，得到准确的壁板有隔声结构声学预计模型。
2.外声场载荷等效计算方法
聲源预计方面，对于巡航状态下机身舱段，螺旋桨是噪声的主要贡献声源，因此，计算时施加了螺旋桨声源，螺旋桨声源为经验方法预计值。
本文利用哈米尔顿标准部发布的经验方法预计螺旋桨声源。哈米尔顿标准部发布的经验方法将发动机噪声和螺旋桨噪声综合考虑，已知螺旋桨直径，桨叶数，螺旋桨功率、飞行速度，环境声速等，通过查表计算可得到总声压级，即 SPL （ total ）=NL1+ BC +NL2+ XC + RC 。式中：NL1表示根据轴马力计算出的基值; BC 表示螺旋桨叶数修正值;NL2表示考虑桨尖速度和旋转平面上桨尖到机身壁距离的修正; XC 表示轴向位置修正; RC 表示机身的反射修正。
本文以某四叶桨螺旋桨飞机为例，输入上述参数，通过查表得到的总声压级 SPL （ total ）=136dB，以及各阶频谱。
3.有限元模型
在 patran 中建立壁板的有限元模型，其中壁板用板元模拟，长桁和框用梁元模拟，利用 nastran 求解器求解壁板模态，得到壁板的主要模态，见图1所示。
4 声学预计分析
利用 VA One 软件，首先对壁板结构进行隔声分析，分析不同吸声棉、阻尼层和装饰板对应下的隔声量，再根据壁板声学分析结果制定声学方案建立舱段声学模型，进行声学预计。
4.1 声学仿真模型
将壁板结构有限元模型导入 VA One ，建立壁板结构隔声仿真分析模型，如图2所示。壁板结构选取铝合金材料，详细参数为密度为2700 kg / m ，弹性模量为71.71 GPa ，剪切模量为26.9GPa，泊松比为0.33。。在建立预计模型时，噪声源为螺旋桨声源，噪声谱值为第二节计算得到的外载荷，加载点在螺旋桨平面位置：内饰板都简化为夹层板子系统：内装饰减振器，定义在装饰板与壁板子系统之间，将其定义为简单的多自由度弹簧。将壁板结构简化为带有横向和纵向两个方向均分布有加强筋的形式，并根据飞机长桁和框的结构特性参数，定义加强筋的详细参数，接下来对划分的子系统的模态密度进行计算，分析宽带内均大于5，满足子系统的划分基本要求，最后对其进行隔声计算，分别对无声学处理、壁板+阻尼、壁板+阻尼+吸声层+装饰板结构进行隔声计算，声学模型如图2所示。将仿真结果与试验结果向对比，修正壁板声学模型，得到较为准确的壁板声学模型。
4.2壁板声学预计结果
将修正后的声学模型分别进行三种状态的隔声预计：壁板、壁板：阻尼，壁板：阻尼+吸声棉+装饰板，预计结果如图3所示
通过比较无声学处理和进行声学处理后的壁板声压级，进行了对比研究，结果表明，采取声学处理比无声学处理的声压级明显降低，最高可降低约13 dB （ A ），声学处理方式有效。
4.3座舱声学预计
在确认壁板声学仿真有效的前提下，建立舱段模型，建模方法同壁板结构的建模方法，并通过制定不同阻尼、吸声棉和装饰板下的降噪方案，进行座舱声学仿真分析。
5.结语
通过计算声载荷，并建立壁板结构有限元模型和声学模型，将声载荷加载在壁板上，对比壁板隔声试验结果，并修正壁板结构声学模型，得到较为准确的壁板声学模型，表明壁板结构声学模型有效，建模方法合理，可为后续壁板隔声试验、全机声学模型或降噪方案的制定提供参考。
参考文献
[1]孙侠生民用飞机结构强度刚度设计与验证指南第三册[ M ]航空工业出版社2012—09