《中國航天技術進展叢書:運載火箭噴流氣動噪聲》包含了作者多年來在運載火箭噴流氣動噪聲領域的主要研究成果,涉及冷熱噴流試驗研究、數(shù)值模擬研究、工程預示研究等多個方面。
《中國航天技術進展叢書:運載火箭噴流氣動噪聲》介紹了運載火箭噴流噪聲研究的背景和意義,闡述了運載火箭噴流噪聲機理,系統(tǒng)地論述了超聲速冷噴流噪聲試驗、超聲速熱噴流噪聲試驗、火箭發(fā)動機超聲速噴流噪聲數(shù)值模擬以及運載火箭噴流噪聲工程預示,給出了工程應用實例,并概述了運載火箭工程應用中噪聲的控制防護方法。
《中國航天技術進展叢書:運載火箭噴流氣動噪聲》可供從事運載火箭總體設計、火箭發(fā)動機設計、氣動聲學、空氣動力學、動力工程等專業(yè)的科研及工程技術人員參考,也可作為高等院校相關專業(yè)的參考書。
運載火箭通常采用單臺或多臺火箭發(fā)動機提供推力,在其起飛過程中,發(fā)動機超聲速噴流自身及其對發(fā)射臺、塔架和導流槽的沖擊都會產(chǎn)生巨大的氣動噪聲,聲壓級高達140~170dB。如果噪聲預示和防護不到位,將對發(fā)射臺、塔架、火箭上的儀器設備、有效載荷以及人員健康造成損傷,甚至直接影響飛行成敗。
在航空領域,飛機噴流氣動噪聲的研究起步較早,這是由于航空發(fā)動機噴流噪聲嚴重影響航空運輸?shù)氖孢m性和安全性。因此國際民用航空業(yè)對飛機適航噪聲提出了嚴格的標準,全球大部分機場對飛機噪聲也進行了嚴格限制。目前國內(nèi)有一系列涉及該領域的相關書籍。
在航天領域,火箭噴流氣動噪聲的研究起步較晚,然而火箭發(fā)動機噴流噪聲具有比航空發(fā)動機更高的聲壓級和更大的破壞力。近年來隨著我國航天發(fā)射活動的日益增多,以及眾多大推力新型捆綁運載火箭研制的開展,運載火箭起飛噴流氣動噪聲帶來的危害引起了廣泛關注,火箭噴流氣動噪聲研究也已成為運載火箭設計的核心內(nèi)容之一。
本書包含了作者多年來在運載火箭噴流氣動噪聲領域方面的主要研究成果,涉及冷熱噴流試驗研究、數(shù)值模擬研究、工程預示研究等多個方面。本書共分7章。第1章緒論,主要介紹運載火箭噴流噪聲研究的背景和意義,概述國內(nèi)外相關研究方法與進展。第2章運載火箭噴流氣動噪聲機理,主要介紹聲學基本概念,闡述運載火箭噴流氣動噪聲機理。第3章超聲速冷噴流氣動噪聲試驗,主要介紹超聲速冷噴流噪聲試驗系統(tǒng)設計方法,以及噴管個數(shù)、噴管間距等因素和擋板、導流槽等遮蔽物對噴流噪聲特性的影響。第4章超聲速熱噴流氣動噪聲試驗,主要介紹超聲速熱噴流噪聲試驗系統(tǒng)設計方法,以及發(fā)動機混合比、導流槽遮蔽效應、導流槽距噴管出口距離對噴流噪聲特性的影響。第5章超聲速噴流氣動噪聲數(shù)值模擬,主要介紹噴流噪聲數(shù)值仿真模型,以及總溫、總壓、氣體常數(shù)等參數(shù)對噪聲特性的影響,并介紹了如何通過數(shù)值仿真結(jié)果擬合經(jīng)驗公式,建立發(fā)動機參數(shù)與噪聲總聲壓級之間的定量關系。第6章超聲速噴流氣動噪聲工程預示,主要介紹根據(jù)真實火箭發(fā)射狀態(tài)和導流槽模型,結(jié)合試驗數(shù)據(jù)、試驗規(guī)律和數(shù)值仿真,如何建立火箭起飛噪聲工程預示模型,并給出了工程應用實例。第7章運載火箭噴流氣動噪聲抑制與防護,主要介紹運載火箭工程應用中噪聲的控制防護方法。
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 研究方法與進展
1.2.1 試驗研究
1.2.2 數(shù)值仿真研究
1.2.3 工程預示研究
第2章 運載火箭噴流氣動噪聲機理
2.1 引言
2.2 聲學基本概念
2.2.1 噪聲物理度量
2.2.2 氣動噪聲典型聲源
2.3 噴流氣動噪聲機理
2.3.1 火箭發(fā)動機噴流流態(tài)
2.3.2 火箭發(fā)動機噴流噪聲機理
2.3.3 火箭起飛段塔架和導流槽對噴流噪聲的影響
第3章 超聲速冷噴流氣動噪聲試驗
3.1 引言
3.2 超聲速冷噴流噪聲試驗系統(tǒng)
3.2.1 噪聲試驗臺
3.2.2 噪聲測量系統(tǒng)
3.2.3 測點布局
3.3 單噴管自由噴流試驗
3.3.1 基本狀態(tài)研究
3.3.2 出口馬赫數(shù)對噪聲特性影響
3.3.3 噴流流量對噪聲特性影響
3.4 多噴管自由噴流試驗
3.4.1 噴管個數(shù)對噪聲特性影響
3.4.2 噴管間距對噪聲特性影響
3.4.3 噴管偏角對噪聲特性影響
3.5 擋板遮擋噴流試驗
3.5.1 擋板距離對噪聲特性影響
3.5.2 擋板偏角對噪聲特性影響
3.6 導流槽遮擋噴流試驗研究
3.6.1 試驗工況及測點布置
3.6.2 噴管個數(shù)對噪聲特性影響
3.6.3 導流槽距離對噪聲特性影響
3.6.4 對稱測點噪聲特性對比
第4章 超聲速熱噴流氣動噪聲試驗
4.1 引言
4.2 熱噴流噪聲試驗系統(tǒng)
4.2.1 試驗工況
4.2.2 測點布局
4.3 超聲速熱噴流噪聲特性
4.3.1 基本狀態(tài)研究
4.3.2 發(fā)動機混合比對噪聲特性影響
4.3.3 導流槽對噪聲特性影響
4.4 運載火箭噴流氣動噪聲案例
4.4.1 火箭地面試車噴流噪聲
4.4.2 火箭起飛段噴流噪聲
……
第5章 超聲速噴流氣動噪聲數(shù)值模擬
第6章 超聲速噴流氣動噪聲工程預示
第7章 運載火箭噴流氣動噪聲抑制與防護
參考文獻
附錄 噴流噪聲試驗準則及測試方法