ＰＲＯ 航空航天声振环境工程开发与测试验证 ＳＹＮＸ

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在航空航天声振工程领域，普信团队使用国际先进的算法、工具、标准与规范，并结合自主研制体系、技术和产品，为用户提供创新方案和解决问题，并设计、分析和测试高动态载荷环境与条件下的复杂、高度工程化的结构。

普信通过“测试和分析驱动设计”的工程业务模式，使用测试和分析系统结合计算机辅助工程和机械工程软件来为航空航天领域的用户提供创新解决方案，专注于解决机械和航空航天系统型号设计带来的成本、质量和上市时间等挑战方面的工程需求。近年来，普信参与了众多航天航空领域的内部和外部声学环境研究、声振动力学专项系统开发、低噪音实验室建造、虚拟试验与验证等项目，包括空天电子设备振动环境研究与虚拟测试环境软件开发、商用飞机舱内声学设计、运载火箭整流罩内部的有效载荷声环境设计、舱内声品质研究、航天器噪声与热环境综合分析系统开发、舱内声场再现与声模拟器、航空航天降噪结构与材料设计等项目。普信团队也正在开发舱内结构TPA算法、波束成型声阵列、射流声全息测量和多通道声场再现、主动噪声和振动控制等几种创新的声学测量和分析技术，同时开设有“航空航天结构的振动声环境预测”、“航天虚拟试验技术”、“X-MATERIALS声学材料与超结构设计”等专业技术转授课程，包括数据处理、测试和扩展、预测方法和新型材料与结构应用等。普信声学团队正在成为振动声环境开发和虚拟试验领域的行业领先技术与工程服务商。普信的理念是通过技术转授，将我们的知识和方法传递给我们的客户，使用户能够在需要时独立执行工作。

声学是一个涵盖许多不同应用与产品的并且极富行业与学科渗透性和拓展性的领域。在航空航天工业中，声学通常用于评估航天器和发射环境、飞机舱内噪音和传递路径、航空发动机或推进系统噪声、气动噪声以及声疲劳等。这些动态变化的声压环境会导致结构损坏或故障，因此航空航天业的声振工程设计、测试与验证往往充满了挑战。
声环境测试有助于验证飞机、运载火箭、卫星、飞船和国际空间站的结构完整性。测试性能可以验证设计和分析过程中使用的环境，并可以通过声学鉴定测试的方式确认结构的可靠性。普信团队的硬件、软件和超过20年的专家经验可以支持各种测试条件下的声学环境测量、分析与工程验证。

此外，普信团队致力于开发专业、独特的创新技术来测量飞机或火箭引擎产生的高度复杂、详尽的声场。声全息扫描的全新技术可以利用固定和移动式阵列传声器来提供围绕噪声源的声学环境的无限的空间分辨率。
空天环境  Space & Sky Environment
用于运载火箭的火箭发动机产生极高的动态波动压力，这为暴露于这些声载荷的运载火箭和卫星组构件产生了具有挑战性的环境。实际声学环境的测试测量对于正确分析结构在极端载荷条件下的承受能力至关重要。为了测量喷射羽流的波动压力，普信团队能够部署独特的测量仪器和数据采集设备综合解决方案，以承受挑战性的温度、振动以及其他恶劣环境。声环境的定义还可以提供用于合格性鉴定测试的关键信息。

合格性鉴定与直接场声测试技术  Qualification Appraisal and Direct Field Acoustic Testing测量对将应用于大系统的声学环境的结构响应，对于验证系统在某些恶劣条件下仍能稳定运行很重要。在航空航天工业中进行声学鉴定测试，以确认该系统能够在恶劣条件下生存，例如声疲劳测试。普信团队具有提供支持声学鉴定测试程序所需的工程人员、设备和算法的经验。除了在混响室内进行声学测试收集测试数据外，普信团队还可以使用直接场声学测试（DFAT）技术协助进行测试工作。普信团队拥有全球一流的数据采集资源和仪器，可以开展此类测试所需的所有测量。  

典型的DFAT和混响室测量包括麦克风/压力、加速和应变等。普信团队与中国科学院、航天科技、中航集团开展合作，协助进行了DFAT技术部署的实施和数据研究，未来期待将这一功能带入更广泛的工业界。

独立验证与确认  Independent Verification and Validation
普信在独立验证和确认（IV＆V）设计过程中所涉及的级别包括从对用户生成的结构模型、文档、图纸或分析报告的详细审核，到完全独立地开发载荷、环境、工具以及与现有文档进行比较和分析等方面。

舱内噪声  Cabin Noise
无论涉及地面交通运载工具还是飞机与航天器，内部噪声对驾乘人员而言都很重要的。舱内声学环境测量需要专业的知识和硬软件，才能在适当的位置进行正确的测量。普信团队可执行航空器飞行中的声学测试，以帮助评估驾乘环境并确定是否可以实施相关降噪技术。普信团队的经验包括在飞行过程中记录麦克风和加速度测量值，以量化机舱、发动机舱和其他空间中的噪声路径和来源。这些测量是用于统计能量分析（SEA）模型的关键输入，用于对噪声路径和源进行排序。然后将这些模型用于评估降噪和改进舱内设计，以优化舱内降噪空间和部署，最终达到轻量化设计和优化噪音水平，节省成本并提高舱内声品质和驾乘人员舒适度。
 
环境噪声  Environmental Noise
可以根据声级和频谱来量化环境噪声。在工程作业环境和城市空间，环境噪声的测量尤为重要。在评估环境噪声时，不仅要量化噪音环境，而且还要评估引发振动与噪声现象的噪声源，这一点很重要。普信团队可快速、准确的评估声发射的来源，以便可以采用可行的降噪技术和解决方案来减少环境噪声。

声源定位与诊断  Sound Source Location and Diagnosis
声源定位可以有效地解决噪声问题，并通过可视化噪声源的强度和空间范围来开发更有效的降噪策略。普信团队和全球合作方正在开发一种基于高空间分辨率连续扫描声学测量的独特声源定位技术。基于连续扫描的波束形成和声全息技术的主要优点之一是可以在不增加传感器数量的情况下提高阵列性能。特别之处在于，连续扫描波束成形能够辨别通过采用固定阵列的常规方法所无法识别的次级源。普信可提供支持声阵列测试和分析所需的技术专家、工程师和先进设备。
普信团队正在与Mecanum公司、南京大学光声超构材料研究院、粒子声学合作研制新一代便携式声像仪（声学照相机）、基于声矢量传感器的声场扫描成像系统（声像刷）、多模式人工识别与光声传感器、高精度激光测振设备等商业化产品，以期支持航空航天用户更高效的开展在研和已交付的型号产品的声源识别、BSR诊断、声振动力学测试等关键工作。

    
建模与分析  Modeling and Analysis
普信团队使用一流的方法和软件来创建复杂结构声学系统的振动声学模型。这些方法包括统计能量分析（SEA）、能量有限元分析（EFEA）、声线法、边界元方法（BEM）、有限元分析（FEA）和“混合”模型或组合模型。普信团队预测了振动声响应，并关联了相关结果以测试大量结构，包括运载火箭、整流罩、卫星、太阳能电池板、发动机和商用客机。普信已经开发并演示了改善测试结果相关性的方法，包括对声学室进行建模以捕获低频耦合效应。这些方法可以准确地预测经受声学测试的制品的加速度以及应力和应变。


虚拟试验  Virtual Experiment
普信团队自主研发的虚拟试验中心ProVTC（Virtual Test Center），是一套完善的按照企业环境试验、仿真验证流程及规范而建立的开展常规和特定试验工作的专项系统平台，能满足企业和科研院所开展振动台试验、虚拟力学试验、虚拟热环境试验、虚拟噪声测试等关键环境试验工作，并对试验过程、模型和数据进行高效管理。历经众多型号研制及工程开发项目的深入应用和严格验证，ProVTC虚拟试验中心体系产品正被广泛应用于制造业各领域的自主创新研发中。

声振结构与材料研究  VibroAcoustic Structure and Material
声学结构是通过对基体材料、阻尼材料、吸声材料和隔声材料的组合设计，完成预定降噪效果的声学部件，是飞机和航天器舱内低噪声设计的关键技术，一般称为声学包。针对航空航天组件与微结构声振特性的正向研究流程为：首先对简单试件的特性进行表征，获取对声学有意义的参数。如多孔材料孔隙率、流阻率、扭曲度、粘性特征长度、热特征长度、密度、杨氏模量、泊松比、阻尼损耗因子；阻尼材料弹性模量与阻尼损耗因子等关键九大参数。进而对组件及微结构本身进行分析研究，可以是平板件或复杂构件，了解其声振性能；最后，将组件声振特性应用于舱段或整机系统，进行整机系统声振特性预测分析。
普信团队正在加速与全球声学和材料合作方在生物基和声振超构材料、战略性航空航天复合材料的可制造性与产业化研究、阻尼特性与吸声性能研究、获得阻带特性的新方法和设计工具及推动相关标准建立等方面的深度合作，同时在新材料的研制与工业应用方面已开始取得实质性的创新成果，期望为航空航天用户带来研发和经济效益。