发动机进气声衬结构参数对声激励响应的影响研究

杭超 王晨 薛东文 徐健

摘要：针对发动机进气声衬在声载荷作用下的结构设计选型需求，依次对简化的声衬有限元模型进行静力分析、模态分析和声激励分析，计算出声衬的应力分布，并通过改变声衬结构参数，研究腔深、面板厚度、孔径、蜂窝边长4种结构参数对全尺寸声衬在声激励下响应的影响规律。仿真结果表明，腔深改变引起的声衬总质量每增加1kg，声载应力减小0.484MPa；面板厚度改变引起的声衬总质量每增加1kg，声载应力减小0.105MPa；孔径和蜂窝边长对声衬质量和声载应力的影响很小。在声衬结构选型时，为了使总质量和声载应力尽量小，优先方法是增加声衬腔深，其次是增加面板厚度。

关键词：短舱声衬；声激励；模态；结构参数；有限元分析

中图分类号：V271.4文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.02.006

发动机进气声衬位于短舱进气道内部，通常采用比较复杂的蜂窝夹芯结构，是降低发动机噪声的重要部件[1-3]。进气声衬的设计主要考虑其吸声特性，国内外在声衬消声性能方面开展了大量研究[4-7]。由于发动机进气声衬处于高的压力脉动场中，同时承受来自进气道气流的静压力和宽频声载荷，且工作寿命需达到数十万工作小时，因此在使用中有可能发生疲劳破坏[8]。然而目前在声衬强度方面的研究还比较少。秦洁等采用试验方法研究了声衬结构在噪声和低温结冰环境下的动态性能，分析了温度、几何参数对声衬结构振动特性的影响[9]。高翔等基于载荷响应等效理论，分别进行声衬结构的噪声和振动试验，测试并计算其结构响应，给出了声衬结构在声激励和振动激励下的等效转换关系[10]。……