飞行器结构振动噪声控制及故障诊断
一、成果简介
随着航空航天事业的发展，航空航天结构日益大型复杂化，这类结构具有柔性大、固有频率低、模态密集、结构阻尼小、质量轻等特点，由此引起的结构振动及声辐射问题越来越引起了众多学者的关注。
围绕飞行器结构振动、噪声机理与特性、直升机动力传动系统，探索新的减振、降噪及故障诊断方法，发展相关实验分析技术，在基于压电智能材料结合声辐射模态理论的噪声振动主动控制研究方面取得了卓有成效的研究成果；提出了非线性时滞反馈控制减振技术用于结构的振动与控制，提出了基于磁流变阻尼器的主动控制减震器和减摆器设计方法。
二、主要技术指标
方向 | 具体内容 | 方向成员 |
结构噪声与振动控制 | 1、建立了比较完整的振动－声耦合模型来预测板壁结构的振动与隔声性能； 2、通过压电智能材料设计阵列式压电-声辐射模态传感器 3、通过压电陶瓷和惯性作动器组成压电智能结构，实现飞行器结构振动与噪声主动控制 4、设计半主动吸振器实现振动控制 | 毛崎波 吴锦武 赵艳影 |
复合结构噪声控制 | 1、复合结构低噪声优化设计 2、基于蜂窝结构的噪声控制 3、半主动吸声系统设计 | 吴锦武 毛崎波 章志亮 易理希 |
非线性振动控制 | 1、非线性时滞反馈控制减振技术用于结构的振动与控制， 2、基于磁流变阻尼器的主动控制减震器和减摆器设计方法 | 赵艳影 吴锦武 曾 汕 |
结构损伤与故障诊断 | 1、行星齿轮故障诊断技术研究 2、基于压电智能材料的振动结构损伤分析 | 王细洋 毛崎波 易理希 |
三、应用情况概述
1、复合结构低噪声设计和复合（材料）结构振动与声学性能分析；基于分层有限元模型研究了复合材料层合板结构的声振特性及低噪声设计分析。 首先分析了层合板结构振动特性。分析了影响其振动特性的结构参数群。推导了热环境下层合板结构热振动特性。利用遗传算法、模拟退火算法、粒子群法等对层合板结构进行低噪声优化设计，得到结构最优铺设角度和铺设方式。
2、飞行器结构强度、振动与噪声控制是航空航天领域的重要研究方向，振动、噪声及强度已经成为制约现代航空动力机械性能优劣一个重要因素。多年来，本团队围绕飞行器的振动、噪声机理与特性；探索新的减振、降噪方法；并发展相关的实验分析技术，在基于压电智能材料结合声辐射模态理论的噪声振动主动控制研究方面取得了卓有成效的研究成果。
3、提出了非线性时滞反馈控制减振技术用于结构的振动与控制领域，基于磁流变阻尼器的主动控制减震器和减摆器在飞机起落架结构的垂向振动、落震冲击、前轮摆振等方面的应用取得了很好的减振效果。在现代航空航天、工业机器人等复杂系统中，把几何奇异摄动法推广应用到时滞快-慢系统的研究中来，发展了基于奇异摄动法、稳定性切换法、各种分岔理论、经典的摄动法及数值计算相结合的研究时滞快-慢系统动力学行为的有效方法。丰富了非线性动力学的内涵，推动了时滞减振技术在航空航天领域的应用。
4、噪声源定位和分析：噪声定位和分析是航空工业中的一个重要问题，通过声学照相系统可以在机舱、驾驶舱、航空电子设备与货舱进行噪声源定位与故障排除。也可用于高频声泄漏探测，声学摄像机是实时运作的，因此，适用于为运动对象与瞬时事件绘图。可以用手持式阵列在移动中即时查看视频，或者在三脚架上安装阵列，方便稳态测量。
可以承担任务：
1、发动机整机与部件减振分析；
2、发动机金属或复合材料结构振动疲劳分析与试验；
3、有限元仿真与设计；
4、机械辐射声的声源位置与特性辩识、声源机理与贡献分析；
5、结构实验模态分析；
6、振动与噪声测试人才培训。
四、依托科研项目及技术成果支撑情况
1、依托科研项目情况
序号 | 项目名称 | 项目负责人 | 项目类别
| 立项时间 | 经费总额 （万元） | 项目委托单位 |
1 | 通过扫频式分流惯性作动器实现分散式结构声混合控制 | 毛崎波 | 国家自然科学基金 | 2020年 | 60 | 国家自然科学基金委 |
2 | 基于分层理论的层合板结构声辐射及其低噪声设计分析 | 吴锦武 | 国家自然科学基金 | 2013年 | 50 | 国家自然科学基金委 |
3 | 时滞耦合振动系统振动抑制理论与实验研究 | 赵艳影 | 国家自然科学基金 | 2014年 | 82 | 国家自然科学基金委 |
4 | 基于扭振信号的行星齿轮故障诊断技术研究 | 王细洋 | 国家自然科学基金 | 2015年 | 48 | 国家自然科学基金委 |
5 | 基于陶瓷基复合材料模拟叶片频率变化与内部损伤预测研究 | 吴锦武 | 中国航发湖南动力机械研究所横向课题 | 2017年 | 59 | 国家自然科学基金委 |
2、授权发明专利及软件著作权
序号 | 发明专利/软件著作名称 | 第一完成人 | 专利类型 | 授权日期 |
1 | 一种低噪声复合材料板结构设计方法 | 吴锦武 | 发明专利 | 2017.07.28 |
2 | 一种飞机长梁多工位夹具 | 王细洋 | 发明专利 | 2018.05.18 |
3 | 一种基于压电反馈控制的频率可调阶梯梁式动力吸振器 | 毛崎波 | 发明专利 | 2017.09.19 |
3、论文和著作成果
序号 | 论文/著作名称 | 刊名/出版社名 | 第一作者 | 发表时间 |
1 | 《现代制造技术》（第2版） | 国防工业出版社 | 王细洋 | 2017.06 |
2 | 铺设角度对层合板结构声功率的影响分析 | 机械工程学报 | 吴锦武 | 2016.08 |
3 | Development of a sweeping Helmholtz resonator for noise control | Applied Acoustics | 毛崎波 | 2018.08 |
4 | Control of noise and structural vibration: A MATLAB-based approach | Springer出版社 | 毛崎波 | 2013.05 |
5 | Vibration and stability of a double-beam system interconnected by an elastic foundation under conservative and nonconservative axial forces | International Journal of Mechanical Sciences | 毛崎波 | 2015.03 |
6 | Design of Tuneable Vibration Absorber by Using Inertial Actuator with Proof-Mass Acceleration Feedback | International Journal of Structural Stability and Dynamics | 毛崎波 | 2019.09 |
五、联系方式
联系人：毛崎波
地址及邮编：江西省南昌市丰和南大道696号 南昌航空大学 飞行器工程学院，邮编：330063
Email：qbmao@nchu.edu.cn
联系电话：0791-83953388