羅靚, 白鶴宇, 葉卓然, 顧軼卓

（1.北京航空航天大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191；2.北京北航天宇長(zhǎng)鷹無(wú)人機(jī)科技有限公司，北京 100191；3.北京航空航天大學(xué) 前沿科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究院，北京 100191）

安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性和環(huán)保性是民用飛機(jī)的4大基本屬性[1-2]，飛機(jī)飛行時(shí)的噪音問(wèn)題是影響舒適性和環(huán)保性的重要因素之一，引起眾多研究者的廣泛關(guān)注。此外，隨著軍事技術(shù)的發(fā)展，航空運(yùn)輸工具的要求也在不斷提高，軍用飛機(jī)的噪聲輻射會(huì)影響到飛機(jī)的隱身和結(jié)構(gòu)聲疲勞等重要性能[3]，在日常訓(xùn)練中也易對(duì)地面生活區(qū)造成噪聲污染，因此對(duì)軍用飛機(jī)的降噪也是亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)飛行過(guò)程中噪聲的主要來(lái)源[4-6]，當(dāng)前大型民用飛機(jī)和各類(lèi)軍用機(jī)中應(yīng)用最廣的發(fā)動(dòng)機(jī)為大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)[7-10]，具備推動(dòng)力大、重量輕、耗油量低和噪聲低等優(yōu)勢(shì)[11-13]。與早期的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)相比，大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的噴流噪聲大大降低，渦輪噪聲及風(fēng)扇噪聲的比重較大[14-15]，存在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部周期性旋轉(zhuǎn)的葉輪機(jī)和氣流周期性干涉產(chǎn)生的單頻噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部氣流的強(qiáng)烈湍流脈動(dòng)引起的隨機(jī)寬頻噪聲[3]。渦輪噪聲是大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)最主要的噪聲源，噪聲頻率主要分布在2 500 Hz以上的高頻范圍[16]，與渦輪轉(zhuǎn)速成正比，具備頻段范圍寬、分布隨機(jī)的特性。大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的另一主要噪聲源為風(fēng)扇噪聲，分布在1 000 Hz以下的頻段范圍，屬于低頻噪聲。

根據(jù)降噪方式的不同，航空發(fā)動(dòng)機(jī)降噪技術(shù)可以分為兩類(lèi)：聲源控制和傳播途徑控制。聲源控制是指在源頭處控制噪聲的產(chǎn)生，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)減小氣動(dòng)噪聲源的強(qiáng)度；傳播途徑控制是指在噪聲的傳播過(guò)程中，通過(guò)在短艙進(jìn)氣道、風(fēng)扇進(jìn)口機(jī)匣、外涵通道以及尾噴管處與氣流接觸的表面裝設(shè)夾芯結(jié)構(gòu)的吸聲襯套，即聲襯，將吸收的聲波振動(dòng)轉(zhuǎn)化為熱能，以降低噪聲[17-18]。目前主流的航空發(fā)動(dòng)機(jī)聲襯為以蜂窩夾層結(jié)構(gòu)為吸聲主體的復(fù)合材料。

傳統(tǒng)的單自由度蜂窩夾層聲襯材料為多孔板-蜂窩芯-剛性背板，這種聲襯結(jié)構(gòu)和制備工藝簡(jiǎn)單，但存在吸聲頻率范圍較窄的不足[19]，無(wú)法適應(yīng)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲隨機(jī)性強(qiáng)、寬頻的特性。若要拓寬噪聲吸收帶寬，則需要加大蜂窩芯的厚度，會(huì)導(dǎo)致聲襯的厚度和體積大大提高。為此，國(guó)內(nèi)外有研究將兩層蜂窩芯通過(guò)中間的一層微穿孔板復(fù)合在一起，形成多孔板-蜂窩芯-微穿孔板-蜂窩芯-剛性背板的雙自由度夾層結(jié)構(gòu)，在不過(guò)分加大聲襯厚度的前提下盡可能拓寬噪聲吸收帶寬[20-23]。同樣的聲源測(cè)試條件下，與單自由度聲襯相比，雙自由度吸聲系數(shù)在0.8以上的頻率寬度提升約50%，但峰值吸聲系數(shù)有所下降[24]。此外，雙自由度聲襯目前尚不成熟，國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，且存在增加結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和工藝難度的不足。

本文在保持聲襯單自由度蜂窩結(jié)構(gòu)基本形式不變的前提下，為拓寬吸聲帶寬、達(dá)到兩個(gè)甚至兩個(gè)以上的特征頻率，同時(shí)提高峰值吸聲系數(shù)，選擇了具備高阻尼和聲激發(fā)彈性性能的柔性聚合物(芳綸紙蜂窩)作為蜂窩芯[25]，設(shè)計(jì)了一種仿多自由度蜂窩夾層聲襯材料，在多孔板-芳綸紙蜂窩芯-剛性背板的單自由度蜂窩夾層聲襯材料中引入金屬絲網(wǎng)、碳納米管薄膜及柔性多孔材料[26]，通過(guò)快捷的工藝組裝。考慮實(shí)際試驗(yàn)測(cè)試條件和大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的低轉(zhuǎn)速渦輪噪聲為主、風(fēng)扇噪聲并存的特點(diǎn)，為覆蓋低頻和高頻噪聲，選取了800 Hz到4 500 Hz頻率范圍的噪聲源進(jìn)行測(cè)試。研究了金屬絲網(wǎng)孔徑、碳納米管薄膜的開(kāi)孔率、柔性多孔材料的種類(lèi)和厚度以及3種材料的放置位置對(duì)吸聲性能的影響，并基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)蜂窩夾層聲襯材料進(jìn)行性能優(yōu)化，制備在寬頻范圍內(nèi)有較高吸聲系數(shù)的聲襯材料。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.1 原材料

Nomex蜂窩由北京航空材料研究院提供，型號(hào)NH-1-55-48；碳纖維織物預(yù)浸料由江蘇恒神股份有限公司提供；碳納米管薄膜由蘇州捷迪納米科技有限公司提供，厚度0.01 mm；碳納米管海綿由蘇州捷迪納米科技有限公司提供；三聚氰胺海綿由上海優(yōu)倍建材提供；聚酯海綿由中城建筑材料科技(廣州)有限公司提供；聚氨酯海綿由深圳亞鷹科技提供，容重分別為25 kg/m3和55 kg/m3(分別標(biāo)記為#25和#55)；聚甲基丙烯酰亞胺(Polymethacrylimide，PMI)泡沫由中航復(fù)合材料公司提供，型號(hào)ACCPMI71；金屬絲網(wǎng)的孔徑分別為74 μm、37 μm和20 μm；E51環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑由南通星辰合成材料有限公司提供；帶膠聚四氟乙烯布、無(wú)孔隔離膜、真空袋、聚四氟乙烯布等由美國(guó) Airtech 公司提供。

1.2 蜂窩夾層聲襯材料的制備及性能優(yōu)化

在圖1(a)所示的模具上充分涂抹脫模劑，在熱風(fēng)槍的輔助下將浸潤(rùn)樹(shù)脂的碳纖維織物預(yù)浸料軟化，隨后直接在鋪層上放置裁剪好的蜂窩芯，在蜂窩芯上放置成型夾層結(jié)構(gòu)的背板，之后鋪上四氟布、無(wú)孔隔離膜、透氣氈等輔助材料，附上均壓板之后打真空袋，最后放入烘箱中進(jìn)行固化，直接成型多孔面板-蜂窩芯-剛性背板的夾層結(jié)構(gòu)，過(guò)程如圖1(b)所示，蜂窩夾層材料的參數(shù)見(jiàn)表1，標(biāo)記為對(duì)照組。通過(guò)同樣的制備流程，在對(duì)照組的不同位置引入金屬絲網(wǎng)、碳納米管薄膜和柔性多孔材料，具體測(cè)試參數(shù)見(jiàn)表2，并在實(shí)驗(yàn)中分別與對(duì)照組的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

表2 不同優(yōu)化材料的參數(shù)Table 2 Parameters for different optimized materials

圖1 使用帶孔模具和真空袋工藝直接成型的蜂窩夾層聲襯Fig.1 Honeycomb sandwich structure composites directly formed by using a mold with holes and a vacuum bag process

1.3 吸聲性能測(cè)試

蜂窩夾層聲襯的吸聲性能實(shí)驗(yàn)使用傳遞函數(shù)法，測(cè)量阻抗管中吸聲系數(shù)，阻抗管結(jié)構(gòu)示意圖如圖2(a)所示，按圖2(b)所示方式連接。實(shí)際測(cè)試時(shí)，利用標(biāo)準(zhǔn)聲源(1 000 Hz，94 dB)對(duì)兩個(gè)傳聲器進(jìn)行校準(zhǔn)，保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)的剛壁反射系數(shù)及開(kāi)口反射系數(shù)，與理論值進(jìn)行對(duì)比，在誤差允許范圍內(nèi)滿(mǎn)足測(cè)試要求方可進(jìn)行后續(xù)的測(cè)試。測(cè)試實(shí)物如圖3所示。

圖2 阻抗管結(jié)構(gòu)示意圖(a)和測(cè)試系統(tǒng)設(shè)備連接圖(b)Fig.2 Structure diagram (a) and connection diagram (b) of test system equipment of impedance tube

圖3 裝配測(cè)試樣品及夾具的阻抗管實(shí)物圖Fig.3 Physical drawing of impedance tube for assembling test sample and fixture

2 結(jié)果與討論

2.1 金屬絲網(wǎng)對(duì)吸聲性能的影響

美國(guó) Goodrich oodrich 公司提出并研究了名為DynaRohr的聲襯[27]，它獨(dú)特的結(jié)構(gòu)是蜂窩夾層結(jié)構(gòu)中的一層金屬絲網(wǎng)，相比傳統(tǒng)聲襯具備更優(yōu)良的吸聲特性。本節(jié)改變多孔板蜂窩夾層結(jié)構(gòu)中金屬絲網(wǎng)的孔徑和放置位置，通過(guò)測(cè)試優(yōu)化后聲襯的吸聲性能，得到在傳統(tǒng)蜂窩夾層聲襯材料中引入金屬絲網(wǎng)對(duì)吸聲性能優(yōu)化的影響規(guī)律。

分別選擇74 μm、37 μm和20 μm這3種孔徑的斜紋不銹鋼金屬絲網(wǎng)引入蜂窩夾層聲襯材料，與未放置金屬絲網(wǎng)的對(duì)照組的吸聲性能對(duì)比如圖4(a)和表3所示?？梢钥闯?，金屬絲網(wǎng)的引入對(duì)傳統(tǒng)單自由度蜂窩夾層結(jié)構(gòu)聲襯材料的吸聲系數(shù)影響較為顯著，吸聲系數(shù)在測(cè)試頻段范圍內(nèi)比未引入金屬絲網(wǎng)的對(duì)照組均有明顯提升。這是由于引入金屬絲網(wǎng)的聲襯具備更多可供聲波摩擦損耗的小孔，將更多的聲能轉(zhuǎn)換為了熱能，進(jìn)而增大了結(jié)構(gòu)的聲阻。半峰寬度、峰值吸聲系數(shù)和平均吸聲系數(shù)均為引入37 μm孔徑的金屬絲網(wǎng)的聲襯材料提升最大，分別提高15.5%、36.3%和32.7%。

表3 金屬絲網(wǎng)孔徑對(duì)蜂窩夾層聲襯材料吸聲性能的影響Table 3 Effect of hole diameter of wire mesh on sound absorption properties of honeycomb sandwich structure

圖4 引入不同孔徑(a)和放置位置(b)金屬絲網(wǎng)的蜂窩夾層聲襯材料的頻率-吸聲系數(shù)曲線(xiàn)Fig.4 Frequency-absorption coefficient curves of honeycomb sandwich sound-absorbing materials with different bore diameters (a) and placement positions (b)

將吸聲效果最好的37 μm孔徑的金屬絲網(wǎng)分別放置在蜂窩夾層聲襯材料的多孔面板前、后，并與對(duì)照組的吸聲系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如圖4(b)和表4所示。與對(duì)照組相比，在多孔面板前、后分別引入37 μm孔徑的金屬絲網(wǎng)的聲襯材料的特征頻率未發(fā)生改變，半峰寬度從2 200 Hz分別提升至3 000 Hz和3 200 Hz，提高 36.3%和45.5%；峰值吸聲系數(shù)由0.84分別提升至0.97和0.99，提高15.5%和17.9%；平均吸聲系數(shù)由0.55分別提升至0.73和0.78，提高32.7%和41.8%?？梢钥闯?，金屬絲網(wǎng)的引入使聲襯材料的吸聲性能獲得明顯提升，將金屬絲網(wǎng)放置在多孔面板后的提升效果更好。

表4 金屬絲網(wǎng)放置位置對(duì)蜂窩夾層聲襯材料吸聲性能的影響Table 4 Effect of position of wire mesh on sound absorption performance of honeycomb sandwich structure

2.2 碳納米管薄膜對(duì)吸聲性能的影響

多自由度蜂窩夾層聲襯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)代制造技術(shù)的局限性和機(jī)艙幾何形狀限制了其腔深度，進(jìn)而限制了多自由度聲襯的應(yīng)用。多自由度聲襯的結(jié)構(gòu)特征是將單層的蜂窩芯分為兩層，并在兩層之間設(shè)置一層多孔透聲結(jié)構(gòu)，會(huì)額外增加聲襯的厚度以及成型的工藝復(fù)雜性。本文將碳納米管薄膜剪裁成與蜂窩芯內(nèi)部大小相同的隔板，引入單層蜂窩芯的內(nèi)部，使用熱固型樹(shù)脂進(jìn)行粘接，模擬多自由蜂窩夾層吸聲材料的結(jié)構(gòu)，使更多聲波被反射并留在蜂窩芯內(nèi)部，通過(guò)反復(fù)摩擦轉(zhuǎn)化為熱能，最終達(dá)到吸聲的效果，其中碳納米管薄膜起到反射大量聲波以及透過(guò)少量聲波的作用。

通過(guò)改變碳納米管薄膜的放置位置(蜂窩芯內(nèi)放置深度)和開(kāi)孔率測(cè)試聲襯的吸聲性能，得到在傳統(tǒng)多孔板蜂窩夾層結(jié)構(gòu)聲襯材料中引入碳納米管薄膜的不同方式對(duì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)吸聲性能的影響規(guī)律。碳納米管薄膜在蜂窩芯內(nèi)放置深度的實(shí)驗(yàn)共3組，分別為10 mm、14 mm和20 mm (從迎接聲波面測(cè)量)，與對(duì)照組的吸聲性能對(duì)比如圖5(a)和表5所示，可以看出碳納米管薄膜放置在近中間位置(深度14 mm)時(shí)整體吸聲性能最好。將不同開(kāi)孔率的碳納米管薄膜放置在蜂窩芯深度14 mm的位置，與對(duì)照組的吸聲性能對(duì)比見(jiàn)圖5(b)和表6，引入開(kāi)孔率2%的碳納米管薄膜的聲襯平均吸聲系數(shù)最高，但僅存在1 500 Hz處的單特征頻率，在3 500～4 500 Hz的高頻范圍內(nèi)沒(méi)有明顯特征峰，而引入開(kāi)孔率4%的碳納米管薄膜的聲襯在低頻的吸聲性能較差，高頻時(shí)吸聲性能較好，存在1 500 Hz和3 500 Hz的雙特征頻率。

表5 碳納米管薄膜放置深度對(duì)蜂窩夾層聲襯材料吸聲性能的影響Table 5 Effect of placement depth of carbon nanotube films on sound absorption properties of honeycomb sandwich structure sound absorbing materials

表6 碳納米管薄膜開(kāi)孔率對(duì)蜂窩夾層聲襯材料吸聲性能的影響Table 6 Effect of porosity of carbon nanotube films on sound absorption properties of honeycomb sandwich sound absorbing materials

圖5 引入不同放置深度(a)和開(kāi)孔率(b)碳納米管薄膜的蜂窩夾層聲襯材料的頻率-吸聲系數(shù)曲線(xiàn)Fig.5 Frequency-absorption coefficient curves of honeycomb sandwich sound-absorbing materials with carbon nanotube films of different placement depths (a) and porosities (b)

2.3 柔性多孔材料對(duì)吸聲性能的影響

柔性多孔材料的特征是內(nèi)部具有大量貫通的微孔，其吸聲作用主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：其一是聲波穿過(guò)材料時(shí)引起的空氣振蕩并與材料內(nèi)部的孔隙筋絡(luò)等發(fā)生摩擦，使空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能；另一種是由于熱傳導(dǎo)作用，空氣與材料間的熱交換使得聲能不斷轉(zhuǎn)化為熱能。本節(jié)探究了柔性多孔材料的放置位置、厚度及種類(lèi)對(duì)蜂窩夾層聲襯材料吸聲性能的影響規(guī)律。

本文以#25聚氨酯海綿為例，研究了柔性多孔材料放置在蜂窩芯前(即多孔面板與蜂窩芯之間)、蜂窩芯內(nèi)部及蜂窩芯后(蜂窩芯與剛性背板之間)對(duì)聲襯吸聲性能的影響，3種不同放置位置與對(duì)照組的吸聲性能對(duì)比見(jiàn)圖6(a)和表7。可以看出，#25聚氨酯海綿的放置位置對(duì)蜂窩夾層聲襯材料的特征頻率沒(méi)有影響，均為 1 500 Hz。對(duì)于峰值吸聲系數(shù)、平均吸聲系數(shù)及半峰寬度，僅將#25聚氨酯海綿放置在蜂窩芯前的實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)均有提高，另外兩種放置位置對(duì)吸聲性能的提升不明顯，甚至還會(huì)產(chǎn)生負(fù)影響，僅在高頻時(shí)才表現(xiàn)出引入柔性多孔材料的優(yōu)越性。

圖6 引入不同放置位置(a)、厚度(b)和材料(c)的柔性多孔材料的蜂窩夾層聲襯材料的頻率-吸聲系數(shù)曲線(xiàn)Fig.6 Frequency-absorption coefficient curves of honeycomb sandwich sound-absorbing materials with flexible porous materials with different placement positions (a), thicknesses (b) and materials (c)

基于上述結(jié)果，將#25聚氨酯海綿置于蜂窩芯前，改變其厚度，測(cè)試對(duì)吸聲性能的影響。圖6(b)和表8可以看出，隨著#25聚氨酯海綿厚度的增加，蜂窩夾層聲襯材料的特征吸聲頻率不發(fā)生改變，整體吸聲性能同步提升。因此，將引入的柔性多孔材料厚度固定為15 mm，放置于蜂窩芯前，選擇#25聚氨酯海綿、#55 聚氨酯海綿、三聚氰胺海綿、聚酯纖維棉、碳納米管海綿和PMI泡沫等多種材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，與對(duì)照組的吸聲性能對(duì)比見(jiàn)圖6(c)和表9。除碳納米管海綿及 PMI泡沫外，其他柔性多孔材料的引入都會(huì)提高蜂窩夾層聲襯材料的吸聲性能，這是由于多孔吸聲材料的吸聲機(jī)制需要使聲波進(jìn)入材料內(nèi)部，在貫通的孔隙中反復(fù)傳播，在與空氣及材料本身的孔壁摩擦的過(guò)程中不斷將聲能轉(zhuǎn)化為熱能。雖然碳納米管海綿密度很低，內(nèi)部有很多相互貫通的微孔，但是這種材料的表層卻十分致密，聲波遇到碳納米管海綿表面主要以反射為主，無(wú)法通過(guò)內(nèi)部的貫通孔使聲能轉(zhuǎn)化為熱能；PMI泡沫內(nèi)部則絕大部分都是閉孔，聲波無(wú)法順利進(jìn)入、傳播，因此引入這兩種柔性多孔材料無(wú)法達(dá)到良好的吸聲效果。

表8 #25聚氨酯海綿厚度對(duì)蜂窩夾層聲襯材料吸聲性能的影響Table 8 Influence of thickness of #25 polyurethane sponge on sound absorption properties of honeycomb sandwich structure

表9 柔性多孔材料類(lèi)型對(duì)蜂窩夾層聲襯材料吸聲性能的影響Table 9 Effect of type of flexible porous materials on sound absorption properties of honeycomb sandwich structure sound absorption material

除上述兩種材料，其余柔性多孔材料內(nèi)部均有較多相互貫通的開(kāi)放孔隙，因此具備良好的吸聲性能。三聚氰胺海綿的孔隙率高，內(nèi)表面積大，因此吸聲效果最好，引入三聚氰胺海綿的蜂窩夾層聲襯材料的峰值吸聲系數(shù)達(dá)到了近 1.0，平均吸聲系數(shù)達(dá)到0.81，半峰寬度超過(guò)3 700 Hz (超出實(shí)驗(yàn)測(cè)試頻率范圍)，相比空白對(duì)照組分別提高了19.0%、68.2%、47.3%。

2.4 優(yōu)化的蜂窩夾層聲襯復(fù)合材料

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，金屬絲網(wǎng)及柔性多孔材料在多孔面板之后放置可以有效提高蜂窩夾層聲襯材料的吸聲性能，在不改變特征頻率的基礎(chǔ)上提高聲襯的吸聲系數(shù)，拓寬吸聲帶寬，在本文研究范圍內(nèi)，37 μm孔徑的金屬絲網(wǎng)和三聚氰胺海綿的效果最好。碳納米管薄膜的引入可以有效拓寬聲襯的吸聲帶寬，并獲得與雙自由度聲襯相似的雙特征頻率，與結(jié)構(gòu)和制備工藝較為復(fù)雜的雙自由度聲襯相比，在單自由度聲襯的蜂窩芯內(nèi)部引入碳納米管薄膜可以減輕整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和重量。2%和4%開(kāi)孔率的碳納米管薄膜對(duì)于蜂窩夾層聲襯的吸聲性能優(yōu)化各有優(yōu)劣，因此選擇在間隔的蜂窩芯中依次設(shè)置兩種不同開(kāi)孔率的碳納米管薄膜，總數(shù)量各半。

基于此，優(yōu)化的蜂窩夾層聲襯材料結(jié)構(gòu)和參數(shù)如圖7和表10所示。優(yōu)化后的聲襯具備較高的吸聲性能，與優(yōu)化前的對(duì)照組相比見(jiàn)圖8，特征頻率變?yōu)閮蓚€(gè)，峰值吸聲系數(shù)由0.84提高到0.98和0.99，最高提升17.9%；半峰寬度超過(guò)3 700 Hz，提升超過(guò)68%；平均吸聲系數(shù)由0.55提高到0.89，提升61.8%；滿(mǎn)足寬頻降噪結(jié)構(gòu)的頻率特點(diǎn)。

表10 優(yōu)化的蜂窩夾層聲襯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 10 Structural parameters of optimized honeycomb sandwich structure sound absorbing composites

圖7 優(yōu)化的蜂窩夾層聲襯復(fù)合材料Fig.7 Optimized honeycomb sandwich structure sound absorbing composites

圖8 優(yōu)化前后的蜂窩夾層聲襯材料的頻率-吸聲系數(shù)曲線(xiàn)對(duì)比Fig.8 Comparison of frequency-absorbing coefficient curves of honeycomb sandwich sound liner materials before and after optimization

3 結(jié) 論

(1) 金屬絲網(wǎng)的引入可以有效提高蜂窩夾層聲襯材料的吸聲性能，在本文研究范圍內(nèi)，37 μm孔徑的金屬絲網(wǎng)放置在多孔面板后對(duì)于吸聲性能的增強(qiáng)效果最好。

(2) 碳納米管薄膜復(fù)合在蜂窩芯內(nèi)可以有效提高吸聲材料的吸聲頻率寬度，并得到類(lèi)似雙自由度蜂窩夾層聲襯材料的雙特征頻率，碳納米管薄膜復(fù)合在蜂窩芯厚度方向近中的位置時(shí)吸聲性能提升最明顯，開(kāi)孔率2%時(shí)吸聲系數(shù)均值最高，開(kāi)孔率4%時(shí)低頻吸聲性能較差，但高頻吸聲性能較好，同時(shí)存在1 500 Hz和3 500 Hz兩個(gè)特征頻率。

(3) 柔性多孔材料放置在多孔面板和蜂窩芯之間可以有效提高蜂窩夾層聲襯材料的吸聲性能，厚度越大提升效果越明顯，在本文研究范圍內(nèi)，引入三聚氰胺海綿對(duì)聲襯材料在寬頻范圍內(nèi)的吸聲性能整體提升效果最好。

(4) 基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在傳統(tǒng)單自由度多孔板-蜂窩芯-剛性背板的內(nèi)部引入金屬絲網(wǎng)、三聚氰胺海綿和碳納米管薄膜，組裝成型方法簡(jiǎn)單。優(yōu)化后的聲襯在800 Hz到4 500 Hz范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的吸聲性能，兩個(gè)特征頻率的峰值吸聲系數(shù)分別達(dá)到0.98和0.99，平均吸聲系數(shù)達(dá)到0.89，相比優(yōu)化前提升61.8%，同時(shí)半峰寬度能夠完全覆蓋測(cè)試的800 Hz到4 500 Hz頻率范圍，具備良好的寬頻降噪特性。

(5) 采用本文研究成果，可按照實(shí)際需要調(diào)整蜂窩夾層聲襯的結(jié)構(gòu)參數(shù)，配合適當(dāng)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)具備特定吸聲性能的聲襯材料。