[科普中國]-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(nèi)，壓力強(qiáng)烈起伏變化。在高速飛行的飛行器外壁附近邊界層內(nèi)，壓力強(qiáng)烈起伏變化。這種變化并不以聲波形式向外傳播，但會(huì)對(duì)飛行器器壁局部起作用，而在飛行器內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈噪聲。

簡介在高速飛行的飛行器外壁附近邊界層內(nèi)，壓力強(qiáng)烈起伏變化。這種變化并不以聲波形式向外傳播，但會(huì)對(duì)飛行器器壁局部起作用，而在飛行器內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈噪聲。1

來源噴氣飛機(jī)和其他飛行器在大氣層中飛行速度超過每小時(shí)200公里（相當(dāng)于馬赫數(shù)約0.16）時(shí),附面層壓力起伏是機(jī)艙內(nèi)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。

螺旋槳飛機(jī)在飛行速度達(dá)到0.2馬赫數(shù)時(shí),除了離螺旋槳葉片轉(zhuǎn)動(dòng)平面約2米以內(nèi)，頻率在600赫以下的噪聲成分外，機(jī)艙內(nèi)的噪聲也主要是附面層壓力起伏產(chǎn)生的。1

影響產(chǎn)生噪聲以接近聲速或超聲速飛行時(shí)，附面層壓力起伏是機(jī)艙內(nèi)唯一的噪聲源，因?yàn)檫@時(shí)噴口的噴氣噪聲已經(jīng)不能到達(dá)噴口前的機(jī)身區(qū)。

聲疲勞湍流邊界層內(nèi)形成的壓力起伏，激發(fā)機(jī)身蒙皮產(chǎn)生振動(dòng)，然后向機(jī)艙內(nèi)輻射噪聲。這同一般空氣聲激發(fā)墻壁產(chǎn)生聲輻射的機(jī)理是一樣的，因此可以認(rèn)為附面層壓力起伏是均勻地沿機(jī)身外表面分布的。附面層壓力起伏也是飛機(jī)或其他飛行器蒙皮產(chǎn)生聲疲勞的重要原因。

聲壓級(jí)曲線經(jīng)過對(duì)各類飛機(jī)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(jí)（分貝，以20微帕為基準(zhǔn)）對(duì)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(gè)頻帶中的聲壓級(jí)示出的。這是對(duì)各類飛機(jī)測得的平均曲線,在±4分貝的誤差范圍內(nèi)適用于估算各類飛機(jī)的附面層壓力起伏。如圖所示飛行速度達(dá)到每小時(shí) 600公里時(shí)，壓力起伏的聲壓級(jí)為140～150分貝。 實(shí)驗(yàn)還證明，飛行高度和溫度對(duì)附面層壓力起伏影響不大。一般來說，飛行高度較高時(shí)壓力起伏的值要比飛行高度較低時(shí)小一點(diǎn),但影響不會(huì)超出圖上給出的±4分貝的范圍。1

減弱方法附面層壓力起伏與發(fā)動(dòng)機(jī)類型、飛機(jī)型式和尺寸等無關(guān)，所以降低由附面層壓力起伏在機(jī)艙內(nèi)產(chǎn)生的噪聲級(jí)，主要依靠機(jī)身壁面的隔聲和吸聲結(jié)構(gòu)。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

胡芳碧 - 副教授 - 西南大學(xué)