J6-Ⅲ模拟座舱屋角主动消声系统的研制

　　20世纪80年代中期,英国南安普顿大学的Nelson等对噪声主动控制进行了开创性研究。他们在封闭空间主动消声理论研究和控制技术方面做了大量工作,提出本征相干理论,研究了主动消声系统次级声源阵和监测传声器阵的布放问题,并开始在飞机舱室内进行自适应有源降噪研究,这就是/屋角主动消声技术0。自此,对三维封闭空间主动消声的研究拉开了序幕[5-6]。到90年代中期, Nelson等在BAE748型双螺旋桨推进器飞机机舱内进行了一次主动消声的飞行实验,成为封闭空间主动消声一次成功的典型范例[5-6]。

　　在国内,主动消声理论及技术是在20世纪70年代由马大猷院士提出的,并在此后多年发展中取得了一定的成果。现在仍然处于研究阶段,只能对小范围空间进行主动降噪处理。本文以上述的主动消声理论为基础,结合现有的电子技术,进行了屋角主动消声系统的研制,目的是解决歼击机座舱内噪声对飞行人员的影响,提高驾驶安全性、通讯清晰度,保证人员身体健康。

　　1 方法

　　1.1 屋角主动消声原理和系统构成

　　屋角主动消声系统的研制是通过对歼击机座舱内噪声的测量和分析,确定简正模式与具体声源(高速磨擦舱壁和发动机固体传输)激励之间的相互关系、具体声源位置和舱壁几何结构、参数、形状等对于舱内简正激发模式的影响,提出一套完整的适用于驾驶舱的消声设计理论和实验研究体系,并用电-声元件组成的反馈系统实现了屋角消声理论。通过将主动消声理论实际应用化的研究,可以为消除低频噪声提供出切实可行的方法。

　　本研究中屋角主动消声系统由歼6-III飞机模拟驾驶舱处理、发出次级声源的平膜扬声器和主动消声数字滤波器组成。座舱处理部分包括零、极点的计算选择和吸声材料预处理;主动消声数字滤波器包括滤波器与算法两部分,滤波器作为完成滤波任务的硬件;自适应算法用来调整滤波器的系数。

　　1.2 J6-III座舱零、极点计算分析

　　对歼6-III飞机模拟驾驶舱舱内噪声进行了激发和测量,用能量流法(energy flow identifica-tion,EFI)计算并确定了舱内,特别是飞行员座椅附近噪声性质及零极点分布。

　　1.2.1 试验信号激发和采集

　　用高声强声源在歼6飞机驾驶舱周边分别产生100 dB(A)无规噪声和粉红噪声,频率范围为31.5~1000 Hz;在驾驶舱内几何中心位置产生100 dB(A)1000 Hz纯音信号,以上两种信号作为试验的噪声源。

　　1.2.3 驾驶舱混响时间确定

　　通过将驾驶舱辐射噪声间的自相关和互相关谱密度函数,从而得到振动信号与噪声信号之间的相关函数,然后基于这些测试结果,确定舱壁振动特性与噪声辐射特性的相关程度。