飞行器宽带声振响应预示技术研究

简要概述声振预示技术的必要性及国内外发展和现状,以某仪器舱为例,利用有限元-边界元和有限元-统计能量分析对仪器舱在宽频段内声激励下的声振响应进行预示,经过与试验结果的对比,验证了上述方法的可行性.     

基于统计能量分析方法的壳体系统振动声辐射特性影响因素研究

统计能量分析方法主要用于结构的高频振动分析。基于统计能量分析方法对壳体系统的高频振动声辐射特性影响因素进行了研究,建立了水下带槽圆柱壳体系统在外力激励下的统计能量计算模型,并给出相关参数的确定方法。着重探讨了壳体本身参数的改变对槽内声腔声压、盖板表面振动以及板外近场流体声场声压的影响。结果表明,被激励壳体长度、厚度和阻尼因子以及材质的改变对上述壳体系统振动声辐射特性影响较大,但竞体厚度和阻尼因子的影响更为明显。在声学结构设计中要综合考虑这些因素的影响。     

阿里安4声振响应分析

运载火箭在起飞和上升飞行阶段会承受高频载荷,诱发的环境也许会损坏有效载荷和设备。在阿里安运载火箭设计的初期,需要确定一种分析法,以真实预示运载火箭的声振飞行环境。从这一需要出发,航宇公司(Aerospatiale)已根据统计能量分析(SEA)研制出软件,它可提供结构和设备对扩散声场、前进声波和气动噪声的响应。本文介绍了这种软件在阿里安4火箭上面部分(仪器舱、双星发射支架、整流罩)及1、2子级级间段声振响应分析中的应用。     

振动声窄带信号采集与分析

水下航行体的振动、声信号采集处理是分析水下航行体振动噪声情况的重要过程,很多情况下采集分析的振动噪声信号为高频窄带信号。实航时采集记录设备采用同步实时有限数据采集记录速率的采集记录仪,利用Nyquist 定理的常规信号采集方法要求高频数据抽样将导致大量的数据存储和处理,增加了采集分析软硬件的成本。根据振动声高频窄带信号的特征,本文介绍了振动噪声高频窄带信号采集方法,信号复原及处理过程。通过对振动噪声实测数据进行处理分析,结果表明,当高频窄带信号采集前的带通滤波器的滤波效果不低于50 dB时,利用本文所介绍的振动噪声高频窄带信号采集方法可完全恢复振动噪声高频信号的信息,且数据采样频率可至少降低4倍。     

基于声音与振动工具包的振动测量分析

采用经动态力校准的力传感器,以Sound and Vibration Toolkit软件为基础,搭建了完整易用的声与振动测试系统。利用该测试系统,以加筋柱壳结构为研究对象,使用稳态正弦和随机白噪声信号作为激励源,通过功率放大器使激振器激励柱壳结构,对激振力进行了精确测量。求取了2种激励方式下各加速度计布点的频率响应函数。结果表明,2种激励方式所得结果符合良好,而采用随机白噪声激励可明显缩短测试时间。     

基于质点振速测量的低空目标定向算法研究

声测被动定向是声学监视技术的重要研究内容。为实现对低空运动目标的声学监视,提出一种基于声矢量传感器原理的被动定向方法,推导出基于质点振速测量的定向算法,采用实测噪声信号对定向算法进行数值仿真,结果表明：当传感器尺寸为0.3 m、信号信噪比为0 dB时,定向精度在2°以内。通过外场实验,研究该传感器的质点振速指向性,得到了其质点振速指向性图,该传感器具有较好的空间指向性。外场实验证明：该定向算法具有较高的定向精度,能够用于低空目标的声测被动定向,有较好的应用前景。该研究成果可直接周于空中运动目标,如飞机、导弹和无人机等目标的声测被动定向。     

含内部子结构有限长圆柱壳体水中声振特性分析

研究了多振动源激励下水中含内部子结构的有限长圆柱壳体声辐射和振动特性,基于板壳理论得到了圆柱壳体和平板的应变能和动能,由结构声振耦合得到了多振动源激励力和流体载荷的势能,用Lagrange乘子表示板与壳体的连接条件,建立了多源激励下水中含平板有限长圆柱壳体的声振耦合方程,研究了平板位置、激励源作用距离等对壳体声振特性的影响;研究结果可为水下航行体的振动与噪声控制提供理论依据。     

统计能量分析在飞行器动力学环境预示中的应用

应用统计能量方法对某型号导弹的仪器舱进行了高频动力学环境预示,并将其仿真结果与试验值进行了比较,在300 Hz以上得到了较好的吻合,误差均控制在3dB以内,满足工程需求.     

高频辐射噪声近程传播特性研究

针对近程反鱼雷武器系统建设问题,研究了鱼雷高频辐射噪声的近场传播特性。采用小斜率近似（SSA）方法研究了粗糙海面的声散射特性,给出了具有高斯分布粗糙海面的2阶～4阶SSA双站散射系数计算公式,讨论了2阶SSA双站散射系数随海面粗糙度及入射角度不同的变化规律。并利用SSA双站散射系数计算了水下高频辐射噪声散射声场。仿真结果表明,粗糙海面的散射效应对高频辐射噪声传播产生较大影响,在研究声源/接收器位于近海面的高频辐射噪声传播特性时,应充分考虑海面的散射效应。本文的研究为分析浅海目标声散射特性时,是否需要考虑海面（海底）所引起的多途效应提供了理论依据。     

基于AutoSEA的鱼雷结构辐射噪声预报方法

鱼雷的结构辐射噪声预报是鱼雷声学设计的前提和基础,该文应用统计能量分析法（SEA）软件AutoSEA建立了鱼雷结构的统计能量分析模型,并结合算例预报了鱼雷结构的辐射噪声级,结果表明,该方法能有效应用在鱼雷结构的振动与声辐射特性分析上,具有较强的工程适用性和可操作性。     

不同速度导弹的声辐射特性研究

根据悬浮子弹药对导弹的末端拦截所需的起爆激励条件,研究了导弹飞行过程中的声辐射特性。利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对亚声速、跨声速和超声速3种速度等级导弹飞行过程中的表面脉动压力进行了仿真,得到了导弹周围的压力分布及其表面最大脉动压力随速度的变化关系。依据气动声学的声学相似理论对亚声速导弹所产生的声场进行了仿真,分析了该辐射声场中各参量的变化。结果表明:高频单色波可以作为悬浮子弹药激爆检测信号,研究结果可应用于悬浮子弹药声光激爆机制的设计。     

用统计能量法预示导弹仪器舱的动力学环境

以某导弹驾驶仪舱为例 ,将统计能量分析方法应用于导弹仪器舱的动力学环境预示。通过建立模型和确定各种参数 ,编程计算出驾驶仪舱的动响应 ,并将计算结果和实测结果进行了比较和分析。应用研究表明 ,统计能量分析方法在导弹仪器舱环境预示方面有一定的实用价值。     

基于目标过零特性与能量特性的声引信检测方法

利用目标出现引起的噪声波形单位时间过零点数均值与宽带能量的变化,提出了一种信号联合检测方法,用于被动声引信的微弱信号检测,以提高信号的检测性能。实验结果表明,提出方法较单纯的过零检测方法使信号增强5～8 dB,而较宽带能量检测方法能抑制噪声4—7 dB,算法运算量较小,在水中声引信系统具有良好的应用前景。     

高频噪声干扰器干扰主动声自导鱼雷仿真研究

为优化声自导鱼雷对抗高频噪声干扰器弹道的设计,通过对高频噪声干扰器干扰机理及有效方位开角的研究分析,提出了高频噪声干扰器的干扰角度和干扰距离的计算方法及模型,并运用仿真实例,计算了某特定态势下的干扰区域。结果表明,通过合理设计声自导鱼雷的反水声对抗弹道,可以提高对抗的效果。该研究成果可为潜艇的水声对抗战术及鱼雷的反水声对抗弹道设计提供有益的参考。     

飞航导弹火控系统动态精度试验数据处理方法

飞航志弹火控系统动态精度试验后获得的导弹射击诸元误差序列一般为非平稳的随机过程。根据误差特性。提出了动态测量数据的异常值数据处理方法，建立了射击诸元误差序列。将误差序列分解为慢变化信号和高频噪声信号，最后给了火控系统射击诸元参数的最大误差统计估值方法。     

统计能量分析法在导弹舱声振环境评估中的应用

以某导弹驾驶仪舱为例，将统计能量分析方法（ＳＥＡ）初步应用于飞航导弹的环境评估。通过建立ＳＥＡ模型和确定各种参数，编程计算出驾驶仪舱的动态响应，并将计算结果和实测结果进行了比较和分析。应用研究表明，统计能量分析方法在飞航导弹环境评估方面有一定的实用价值。     

小波包分析与能量算子结合的声目标特征参数

为了解决强噪声下识别率低的问题,提出了一种新的战场声目标特征参数提取方法。该方法将小波包分析和Teager能量算子(TEO)相结合,采用小波包对带噪声信号进行分解,对分解系数计算Teager能量。实验结果表明:基于小波包分析和Teager能量算子的特征参数提取方法具有良好的抗噪性能,提高了噪声环境下的声目标识别的准确率。     

履带车辆制动器扭振信号瞬时频率特征提取方法研究

履带车辆的制动性能是评判其机动性优劣程度的重要指标之一,发动机引起的扭振在一定程度上会造成制动器制动效果降低,甚至失效。扭振信号常淹没于噪声信号中,因此在分析过程中很难判断所分析的信号是否存在扭振特征。针对上述问题,提出参数优化变分模态分解(VMD)的扭振信号瞬时频率特征提取方法。通过采用粒子群优化算法,以能量熵为适应度函数优化VMD参数,得到最优组合。采用最优参数组合对扭振信号进行降噪和重构,对重构的扭振信号进行零点线性插值,计算两脉冲之间的间隔,得到扭振瞬时转速波动信号。对瞬时转速波动信号进行频谱分析,实现对扭振信号瞬时频率特征提取。惯性载荷扭振实验结果表明：在转子转速为600 r/min、扭振激励频率为50 Hz的条件下,对采样频率为20 480 Hz的位移信号做参数优化VMD能精确提取扭振瞬时频率特征,误差小于1%。     

导弹高频电磁散射特性的分析

将导弹的结构进行简化,建立了其电磁散射模型,综合运用物理光学法（PO）、等效电磁流法（MEC）、几何光学法（GO）等高频方法计算了导弹模型各散射中心的雷达散射截面积（RCS）,并考虑目标各部分散射场间的相对相位关系,计算了带橄榄型弹头导弹的整体RCS,其结果与文献的实测结果吻合较好,说明文中的分析方法是正确的、有效的。在此基础上,计算并分析了观测平面和极化方式对导弹高频电磁散射特性的影响。     

统计能量分析在鱼雷结构振动及声辐射研究中的应用

针对鱼雷的高频振动和声辐射,应用统计能量分析建立了鱼雷结构的统计能量分析模型,探讨了模型的简化和统计能量分析参数的计算方法,给出了算例,结果表明,该方法能有效地应用在鱼雷结构振动传递分析上,具有较强的工程适用性和可操作性。