《中国航天技术进展丛书:运载火箭喷流气动噪声》包含了作者多年来在运载火箭喷流气动噪声领域的主要研究成果,涉及冷热喷流试验研究、数值模拟研究、工程预示研究等多个方面。
《中国航天技术进展丛书:运载火箭喷流气动噪声》介绍了运载火箭喷流噪声研究的背景和意义,阐述了运载火箭喷流噪声机理,系统地论述了超声速冷喷流噪声试验、超声速热喷流噪声试验、火箭发动机超声速喷流噪声数值模拟以及运载火箭喷流噪声工程预示,给出了工程应用实例,并概述了运载火箭工程应用中噪声的控制防护方法。
《中国航天技术进展丛书:运载火箭喷流气动噪声》可供从事运载火箭总体设计、火箭发动机设计、气动声学、空气动力学、动力工程等专业的科研及工程技术人员参考,也可作为高等院校相关专业的参考书。
运载火箭通常采用单台或多台火箭发动机提供推力,在其起飞过程中,发动机超声速喷流自身及其对发射台、塔架和导流槽的冲击都会产生巨大的气动噪声,声压级高达140~170dB。如果噪声预示和防护不到位,将对发射台、塔架、火箭上的仪器设备、有效载荷以及人员健康造成损伤,甚至直接影响飞行成败。
在航空领域,飞机喷流气动噪声的研究起步较早,这是由于航空发动机喷流噪声严重影响航空运输的舒适性和安全性。因此国际民用航空业对飞机适航噪声提出了严格的标准,全球大部分机场对飞机噪声也进行了严格限制。目前国内有一系列涉及该领域的相关书籍。
在航天领域,火箭喷流气动噪声的研究起步较晚,然而火箭发动机喷流噪声具有比航空发动机更高的声压级和更大的破坏力。近年来随着我国航天发射活动的日益增多,以及众多大推力新型捆绑运载火箭研制的开展,运载火箭起飞喷流气动噪声带来的危害引起了广泛关注,火箭喷流气动噪声研究也已成为运载火箭设计的核心内容之一。
本书包含了作者多年来在运载火箭喷流气动噪声领域方面的主要研究成果,涉及冷热喷流试验研究、数值模拟研究、工程预示研究等多个方面。本书共分7章。第1章绪论,主要介绍运载火箭喷流噪声研究的背景和意义,概述国内外相关研究方法与进展。第2章运载火箭喷流气动噪声机理,主要介绍声学基本概念,阐述运载火箭喷流气动噪声机理。第3章超声速冷喷流气动噪声试验,主要介绍超声速冷喷流噪声试验系统设计方法,以及喷管个数、喷管间距等因素和挡板、导流槽等遮蔽物对喷流噪声特性的影响。第4章超声速热喷流气动噪声试验,主要介绍超声速热喷流噪声试验系统设计方法,以及发动机混合比、导流槽遮蔽效应、导流槽距喷管出口距离对喷流噪声特性的影响。第5章超声速喷流气动噪声数值模拟,主要介绍喷流噪声数值仿真模型,以及总温、总压、气体常数等参数对噪声特性的影响,并介绍了如何通过数值仿真结果拟合经验公式,建立发动机参数与噪声总声压级之间的定量关系。第6章超声速喷流气动噪声工程预示,主要介绍根据真实火箭发射状态和导流槽模型,结合试验数据、试验规律和数值仿真,如何建立火箭起飞噪声工程预示模型,并给出了工程应用实例。第7章运载火箭喷流气动噪声抑制与防护,主要介绍运载火箭工程应用中噪声的控制防护方法。
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 研究方法与进展
1.2.1 试验研究
1.2.2 数值仿真研究
1.2.3 工程预示研究
第2章 运载火箭喷流气动噪声机理
2.1 引言
2.2 声学基本概念
2.2.1 噪声物理度量
2.2.2 气动噪声典型声源
2.3 喷流气动噪声机理
2.3.1 火箭发动机喷流流态
2.3.2 火箭发动机喷流噪声机理
2.3.3 火箭起飞段塔架和导流槽对喷流噪声的影响
第3章 超声速冷喷流气动噪声试验
3.1 引言
3.2 超声速冷喷流噪声试验系统
3.2.1 噪声试验台
3.2.2 噪声测量系统
3.2.3 测点布局
3.3 单喷管自由喷流试验
3.3.1 基本状态研究
3.3.2 出口马赫数对噪声特性影响
3.3.3 喷流流量对噪声特性影响
3.4 多喷管自由喷流试验
3.4.1 喷管个数对噪声特性影响
3.4.2 喷管间距对噪声特性影响
3.4.3 喷管偏角对噪声特性影响
3.5 挡板遮挡喷流试验
3.5.1 挡板距离对噪声特性影响
3.5.2 挡板偏角对噪声特性影响
3.6 导流槽遮挡喷流试验研究
3.6.1 试验工况及测点布置
3.6.2 喷管个数对噪声特性影响
3.6.3 导流槽距离对噪声特性影响
3.6.4 对称测点噪声特性对比
第4章 超声速热喷流气动噪声试验
4.1 引言
4.2 热喷流噪声试验系统
4.2.1 试验工况
4.2.2 测点布局
4.3 超声速热喷流噪声特性
4.3.1 基本状态研究
4.3.2 发动机混合比对噪声特性影响
4.3.3 导流槽对噪声特性影响
4.4 运载火箭喷流气动噪声案例
4.4.1 火箭地面试车喷流噪声
4.4.2 火箭起飞段喷流噪声
……
第5章 超声速喷流气动噪声数值模拟
第6章 超声速喷流气动噪声工程预示
第7章 运载火箭喷流气动噪声抑制与防护
参考文献
附录 喷流噪声试验准则及测试方法