新一代火箭整流罩内将加“吸音器” 宇航员“耳根子”更清净了 卫星可靠性更高了

发布时间 : 2019-11-06     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  常坐飞机的人,应该对飞机舱内的噪声不陌生。在飞机穿越气流的过程中,飞机内部会产生长时间的“嗡嗡”声。同样需要穿越大气层的火箭,因为体积更大、飞行速度更快,整流罩内噪声会更大。
  前不久,中国运载火箭技术研究院北京强度环境研究所开发了一款“亥姆霍兹共鸣器”,应用于重型运载火箭、载人登月火箭整流罩内,可以减少6-8分贝的噪音,降低整流罩低频段内声场声压级,让宇航员的“耳根子”更清静,让“娇气”的卫星可靠性更高。
  

  噪声是怎么来的?


  我们都知道,高空中飞行的火箭等飞行器会受到气动噪声的影响,一部分噪声透射到飞行器内部;一部分引起飞行器外壁的振动,会向整流罩内、飞机舱内辐射噪声。就像风吹在纸上,纸会“啪啪”作响一样。而飞行器飞得越快,这种振动越大,产生的噪声和辐射出去的噪声也越大。

对宇航员和卫星有什么影响?


  在日常生活中,我们进入到噪声很大的环境会觉得心烦意乱。而重型运载火箭、登月火箭在飞行过程中,其整流罩内的噪声可达160分贝,相当于飞机起飞时,距离发动机50米的地方的噪声量级。

  据了解,一定时长的这种噪音对宇航员的伤害很大,会造成听觉器官出现暂时性或永久性的听力损失、内耳形态变化等,还会引起中枢神经、心血管、消化、免疫、内分泌等系统的不良反应。
  “亥姆霍兹共鸣器”项目研制负责人秦朝红介绍,重型运载火箭和载人登月火箭的体积和重量有了跨越性提高,而对于大尺寸产品而言,噪声对面积大、质量轻的蒙皮结构作用更大,整流罩内部声振环境更加恶劣。这对于内部卫星上的太阳帆板、电子设备和整体结构都会产生破坏,特别是会造成关键部件的疲劳破坏,从而大大降低整个系统的可靠性。

“亥姆霍兹共鸣器”的作用是什么?


  “亥姆霍兹共鸣器”是圆筒形,上面开了一个小孔,用来吸收噪声,它固定在火箭整流罩内部,通常一枚火箭的整流罩内,要安装数十个不同规格和尺寸的共鸣器。

  秦朝红介绍,“亥姆霍兹共鸣器”研制周期历时3年,过程中,突破了共鸣器的设计参数快速方法、系统级整流罩降噪优化方案、共鸣器阻抗性能及吸声系数获取等难题,达到了单频共鸣器降噪5.5分贝的效果,比肩国际一流水平,为我国重型运载火箭和载人登月火箭提供了整流罩内噪声低频环境减缓的解决途径。
  后续,该共鸣器还将进一步优化参数及设计,实现更高、更好的降噪效果,为重型火箭、载人登月火箭的成功发射保驾护航。



△亥姆霍兹共鸣器



△亥姆霍兹共鸣器安装效果



△试验人员正在核对数据

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