飞机壁板结构的振动与噪声控制已成为现代飞机研制需要解决的关键技术问题之一。一方面,飞机壁板结构振动会影响仪器仪表的正常工作,甚至导致结构疲劳失效,从而降低飞机的安全性和可靠性;另一方面,飞机壁板结构振动引起的声辐射会导致舱内噪声增高,影响乘员的舒适性,甚至对乘员的健康造成危害。因此,开展飞机壁板结构的减振降噪设计研究对于提升现代飞机的性能和品质具有重要意义。针对飞机壁板结构的传统减振降噪技术主要包括:壁板本体结构优化设计、敷设阻尼减振材料、附加动力吸振器等,但是受到附加质量和安装空间等限制,这些传统技术普遍存在低频(500Hz以下)效果差或作用频带窄的不足,迫切需要发展新技术和新方法,以实现更佳的低频宽带减振降噪效果。近年来,“声学超材料”新概念的提出为解决飞机壁板等工程结构的振动噪声控制问题提供了新思路。已有研究表明,基于“声学超材料”设计的新型结构,可以在低频范围产生弹性波带隙,而在带隙频率范围内可以明显地抑制弹性波的传播,进而抑制结构的低频振动,因此在减振降噪领域具有广阔的应用前景。本文将“声学超材料”思想引入飞机壁板结构设计,构造出一种声学超材料型飞机壁板结构,深入研究了其带隙、振动与声辐射特性,以期为解决飞机壁板在500Hz以下的低频振动与声辐射控制问题提供新方法。论文主要研究工作和结论如下:1、系统研究了飞机复杂壁板结构的振动与声辐射特性。建立了飞机壁板结构的振动与声辐射模型,基于声振耦合有限元法,计算并系统分析了关键结构参数对壁板声振特性的影响:发现蒙皮厚度、框肋间距和桁条间距等参数的改变会使壁板结构的固有频率发生明显变化,从而对振动与声辐射产生显著影响。2、探究了声学超材料型光壁板结构(无加强筋)的带隙特性与减振降噪特性。设计了声学超材料型光壁板结构,使其产生了低频弯曲波带隙,在带隙频率范围内,结构的振动与辐射噪声均被显著抑制;进一步分析了声学超材料型光壁板结构的主要参数等对其带隙特性及减振降噪特性的影响:发现选择适中的晶格常数和共振单元阻尼有助于实现更加宽频的带隙及减振降噪效果;通过实验研究进一步验证了其具有低频(500Hz以下)带隙及减振降噪特性。3、深入研究了声学超材料型加筋壁板结构的减振降噪特性。设计了声学超材料型加筋壁板结构,研究表明,利用其带隙可以在低频范围实现高效减振降噪特性;系统分析了主要结构及材料参数对声学超材料型加筋壁板减振降噪特性的影响,并进一步基于差分进化算法开展了带隙优化设计,利用优化后的低频宽带隙,实现了更佳的低频宽带减振降噪效果;最后通过实验研究验证了其具有低频(500Hz以下)带隙及减振降噪特性。总结而言,本文借鉴“声学超材料”思想设计了一种声学超材料型飞机壁板结构,深入研究了其带隙及减振降噪特性,通过系统的参数影响分析以及优化设计,实现了低频宽带减振降噪效果。论文研究成果为飞机壁板结构的低频振动与噪声控制提供了新的技术途径,对其他装备壁板结构的低频减振降噪设计亦有参考价值。