载人航天器密封舱噪声控制与试验.pdf

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1、第30卷第1期航天器环境工程2013年2月SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING91载人航天器密封舱噪声控制与试验魏传锋1，张伟1，曹剑峰2，郝平1(1．中国空间技术研究院载人航天总体部；2．北京空间飞行器总体设计部：北京100094)摘要：载人航天器密封舱为航天员工作和生活的场所，需对航天员工作区和睡眠区进行噪声控制。文章以某中期驻留载人航天器为例，对其密封舱内的主要噪声源进行识别，并从吸声、隔声、消声、减振4个方面针对主要噪声源进行噪声控制。根据航天器实际噪声源和控制措施，构建了噪声计算模型，通过仿真分析获取了舱体内声压级水平分布，并对舱内噪声

2、分布进行实际测试。仿真结果和测试结果表明噪声控制方案满足指标要求，噪声源识别准确，控制措施有效。关键词：载人航天器；密封舱；噪声控制；仿真分析；测试试验中图分类号：V411．8文献标志码：B文章编号：1673-1379(2013)01—0091—03DoI：10．39690．issn．1673—1379．2013．01．017O引言载人航天器密封舱为航天员工作和生活的场所，需要满足航天员生命医学要求。为确保航天员长期在轨驻留的身心健康，必须控制密封舱内的噪声水平，包括工作区噪声和睡眠区噪声。在载人航天器方案设计阶段，首先要进行噪声源的识别，并对识别出的噪声源单机进行单机降噪

3、控制；然后结合载人航天器噪声源的布局进行系统级降噪设计，并通过仿真分析评估载人航天器密封舱内各个位置的噪声水平，再以仿真结果为依据对降噪设计进行迭代。在载人航天器的初样和正样研制阶段，要进行密封舱噪声测试，以验证密封舱噪声控制的设计与实施的效果。本文以某中期驻留载人航天器为例，重点介绍其密封舱噪声控制与试验的方法。1噪声控制要求载人航天器密封舱噪声分为瞬态噪声和稳态噪声。其中瞬态噪声主要由泄复压、密封舱排气等剧烈气体波动引起，作用时间短，控制与验证方法相对简单。本文主要研究载人航天器密封舱稳态噪声的控制与试验方法。参照国内外载人航天医学要求【lJ，一般稳态噪声的指标要求不大

4、于65dB(A)。2噪声源的识别载人航天器密封舱的噪声源与其工作方式有关，主要来源于大型高速旋转部件【2。3J，包括辐射传播和振动传导两种方式。1)辐射传播：风机、风阀机构、气动噪声、电子设备在工作时都会产生噪声，但考虑噪声的量级及产生频率，气动噪声、电子设备及风阀机构产生的噪声远小于风机产生的噪声。因此，辐射传播的噪声源主要定位在密封舱内的风机上。2)振动传导：大型控制力矩陀螺、流体回路泵均会产生振动传导噪声，其中流体回路泵的转速和功率均小于大型控制力矩陀螺。因此，振动传导的噪声源主要定位在大型控制力矩陀螺上。经识别，载人航天器的主要噪声源如表l所示。表1载人航天器主要噪

5、声源Table1Mainnoisesourcesofthemannedsoacecrafl名称l本体噪声／dBl安装位置风机60～65I密封舱内控制力矩陀螺l82I非密封舱内3噪声控制措施载人航天器密封舱内噪声控制的措施主要包括吸声、隔声、消声、减振4个方面，根据前面识别收稿日期：2012．06．28；修回日期：2013—01—15基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：魏传锋(1976一)，男，博士学位，高级工程师，主要从事载人航天器总体设计、载人航天器环境设计工作。E-mail：c．f．wei@hotmail．com。航天器环境工程第30卷确认的主要噪声源所采取的噪声控

6、制措施如下卜51。1)吸声措施声音一部分直接传播到人耳，称为直达声；一部分通过室内的各个界面多次反射后传播到达人耳，称为混响声。人耳听到的声音为直达声与混响声的叠加(6l。通过在密封舱内壁布置吸声材料或采用吸声构造等，吸收部分反射声能，可以降低噪声。载人航天器密封舱舱壁直接参与构成通风风道，声音在传播过程中可直接到达热控泡沫表面并被吸收；密封舱内装饰材料选用美塔斯布中间缝制聚氨酯泡沫，对噪声具有吸收功能。2)隔声措施利用密封舱承载用的结构仪器板及挡风帘将风机所在区域密闭，在满足通风功能要求的同时，可实现隔声降噪。3)消声措施在风机所在的送风管路系统中增加消声控制措施。例如，

7、在风机的出口处增加静压箱，其作为阻性消声器具有较宽的消声频率范围，在中、高频段的消声效果尤为显著。通过调整阻性消声器的结构形式、吸声材料、流经消声器的气流速度以及消声器的有效长度等，可以提高噪声控制效果。4)减振措施可通过降低振动源的振动或降低振动传递效率这2种方式实现减振控制。前者主要是指对振源设备进行减振设计，后者则包括引入弹性减振元件以及增加振动传播途径的阻尼等。例如，将风机均安装在蜂窝板上，蜂窝板结构对振动具有阻尼减振效果；令风机的进口全部为自由端，出口管道全部为软管连接，可以隔离风机对下游管路的振动传递。