附面層壓力起伏

附面層壓力起伏是在高速飛行的飛行器外壁附近邊界層內,壓力強烈起伏變化。

附面層壓力起伏

正文

在高速飛行的飛行器外壁附近邊界層內,壓力強烈起伏變化。這種變化並不以聲波形式向外傳播,但會對飛行器器壁局部起作用,而在飛行器內部產生強烈噪聲。
噴氣飛機和其他飛行器在大氣層中飛行速度超過每小時200公里(相當於馬赫數約0.16)時,附面層壓力起伏是機艙內部噪聲的主要聲源。附面層壓力起伏隨著飛行速度的增加而增加,約與速度的2.75次方成正比。以接近聲速或超聲速飛行時,附面層壓力起伏是機艙內唯一的噪聲源,因為這時噴口的噴氣噪聲已經不能到達噴口前的機身區。
螺鏇槳飛機在飛行速度達到0.2馬赫數時,除了離螺鏇槳葉片轉動平面約2米以內,頻率在600赫以下的噪聲成分外,機艙內的噪聲也主要是附面層壓力起伏產生的。
湍流邊界層內形成的壓力起伏,激發機身蒙皮產生振動,然後向機艙內輻射噪聲。這同一般空氣聲激發牆壁產生聲輻射的機理是一樣的,因此可以認為附面層壓力起伏是均勻地沿機身外表面分布的。附面層壓力起伏也是飛機或其他飛行器蒙皮產生聲疲勞的重要原因。
經過對各類飛機的大量測量證明,附面層壓力起伏的能量譜主要在600~10000赫之間。附圖示出附面層壓力起伏的聲壓級(分貝,以20微帕為基準)對飛行速度的曲線。圖中曲線是以 600~1200赫,1200~2400赫和2400~9600赫 3個頻帶中的聲壓級示出的。這是對各類飛機測得的平均曲線,在±4分貝的誤差範圍內適用於估算各類飛機的附面層壓力起伏。如圖所示飛行速度達到每小時 600公里時,壓力起伏的聲壓級為140~150分貝。

實驗還證明,飛行高度和溫度對附面層壓力起伏影響不大。一般來說,飛行高度較高時壓力起伏的值要比飛行高度較低時小一點,但影響不會超出圖上給出的±4分貝的範圍。
附面層壓力起伏與發動機類型、飛機型式和尺寸等無關,所以降低由附面層壓力起伏在機艙內產生的噪聲級,主要依靠機身壁面的隔聲和吸聲結構。

配圖

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