飞行器结构热噪声试验的研究进展

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1、2010年第2期导弹与航天运载技术NO．220l0总第306期MISSILESANDSpACEVEHICLESSumNO．306文章编号：1004—7182(2010)02—0024—07飞行器结构热噪声试验的研究进展吴振强，任方，张伟，孔凡金，张正平(北京强度环境研究所可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室，北京，100076)摘要：高超声速飞行器面t临着极端苛刻的气动加热、噪声、力载荷等复合飞行环境。气动加热会引起材料的物性参数变化，改变结构温度场、热应力分布和动力学特性，导致局部区域出现热噪声疲劳破坏。为

2、快速有效地考核飞行器结构在热、噪声环境中的完整性和耐久性，必须深入开展热噪声试验方法、试验系统和高温测试技术方面的研究工作。概述国外热噪声试验方法的发展历程，对不同时期典型壁板结构热噪声试验结果进行归纳总结，给出了国内热噪声试验研究面临的关键技术难点和研究方向。关键词：高超声速飞行器；热噪声试验；壁板；声疲劳；高温测试中图分类号：V215．5文献标识码：AResearchAdvancesinThermal-AcousticTestingofAerocraftStructuresWuZhenqiang，RenFa

3、ng，ZhangWei，KongFanjin，ZhangZhengping(KeyLaboratoryofNationalDefenseTechnologyforReliability＆EnvironmentEngineeringTechnology，’BeijingInstituteofStructureandEnvironmentEngineering，Beijing，100076)Abstract：Hypersonicvehiclesuffersextremeflightenvironments，whic

4、hiscombinedwithaeroheating，noiseandmechanicalloads．Materialpropertiesofstructurearechangedbythehightemperature，andthedistributionsoftemperaturefield，thermalstressesarealsoaffectedbytheaeroheatingenvironment．Fatiguefailureisinducedatlocalregionsbythethermal—a

5、cousticload．Inordertoevaluatetheintegrityanddurabilityoftheaerocraflstructuredesigns，thethermal—acoustictestingmethods，testingsystemandthemeasuringtechniquesmustberesearchedwidelyanddeeply．Thedevelopmentofthermal—acoustictestingisreviewed，andmanyrepresentati

6、veresultsofthermal—acoustictestingatdifferentstagesaresummarized．Moreover，thekeytechnicalproblemsandresearchorientationofthermal—acoustictestinginChinaaregiven．KeyWords：Hypersonicvehicle；Thermal—acoustictesting；Plate；Acousticfatigue；Hightemperaturemeasuremen

7、t高声强噪声环境下，由于出现快速的交变作用应0引言力，结构会发生疲劳裂纹的萌发、扩展直至失效。国高超声速飞行器具有高机动性、远距离精确打击内飞机结构设计规定，当噪声声压级超过140dB时，等特点，可有效地减少攻击时间，增强突防和反防御必须进行声疲劳验证试验。当声压级超过180dB时，能力，是国际航空航天领域的重要发展方向之一Il'2】。结构会发生迅速破坏，引发飞行事故。极端的表面温其飞行服役环境极端苛刻，由推进系统／边界层产生的度、高温度梯度、高噪声脉动压力以及长时间巡航是高声强噪声，局部区域超过180dB，由

8、边界层和局部高超声速飞行器飞行环境的显著特点，高温环境对结激波作用产生的气动热载荷的热流超过1200kW／m。构材料性能、结构动力学特性、自动控制等都产生了对于吸气式高超声速飞行器而言，由于需要在大气层严重影响。由此可见，新型高超声速飞行器结构设计中长时间巡航，局部温度可达2000℃以上。热／噪声／中必须考虑热／噪声复合载荷环境的影响，并考核结构结构之间的耦合或相互干扰问题愈发突出，热