軍用車輛裝備噪聲控制策略

摘 要：針對(duì)軍用車輛裝備的高噪聲易暴露目標(biāo)，且對(duì)指戰(zhàn)員造成損害，從聲源、傳播途徑、接收者三個(gè)方面提出控制策略，以期實(shí)現(xiàn)軍用車輛裝備噪聲控制。

關(guān)鍵詞：軍用車輛裝備;噪聲;控制

在現(xiàn)代高技術(shù)條件下戰(zhàn)爭中，軍用車輛裝備的戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)特征偵測(cè)技術(shù)較為成熟，導(dǎo)致軍用車輛裝備遭受打擊的威脅越來越大。因此，要盡可能弱化軍用車輛裝備的目標(biāo)特征，降低其被發(fā)現(xiàn)的可能性。高噪聲就是其中需要控制的一個(gè)重要因素。軍用車輛裝備的高噪聲不僅容易暴露目標(biāo)、遭受打擊，而且對(duì)指戰(zhàn)員的人身影響也是不可忽略的。高噪聲對(duì)聽力的損傷是不可逆的，嚴(yán)重的甚至造成耳聾。另外，長時(shí)間的高噪聲刺激，會(huì)使指戰(zhàn)員煩躁、疲倦、注意力下降，進(jìn)而發(fā)生事故。所以有必要對(duì)軍用車輛裝備噪聲進(jìn)行有效的控制。

1 軍用車輛裝備噪聲來源

軍用車輛裝備噪聲按來源可分為三類：發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、胎噪聲和風(fēng)噪聲。首先，只要軍用車輛裝備發(fā)動(dòng)機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲就存在，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，噪聲越大。發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲是主要的噪聲源，其傳播方式主要是傳導(dǎo)、輻射。其次，胎噪聲，指的是輪胎與地面相互摩擦而產(chǎn)生的噪聲，取決于速度和路面質(zhì)量。相同路面時(shí)，速度越快，胎噪聲越大;相同速度時(shí)，路面越差，胎噪聲越大。最后，風(fēng)噪聲是軍用車輛裝備行駛中迎面風(fēng)通過車身間隙進(jìn)入車內(nèi)形成共鳴聲，取決于速度，速度越快，風(fēng)噪聲越大。三類噪聲中，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲是軍用車輛裝備的主要噪聲來源，其中，排氣噪聲在發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲中能量最大，種類最多，頻率最寬，是一種高溫、高速的脈動(dòng)性氣流噪聲。排氣噪聲根據(jù)形成的不同方式可分為以下幾種：氣缸排氣的低頻脈動(dòng)噪聲、汽缸內(nèi)的共振噪聲、高速氣流激發(fā)噪聲、排煙管道內(nèi)的共振噪聲、渦流噪聲、排氣再生噪聲等等，這些噪聲一般在95～110dB（A）之間，頻率在50～10000Hz之間，是降噪控制的重點(diǎn)。[1]

2 噪聲控制策略

軍用車輛裝備的噪聲控制一般從聲音形成的三個(gè)方面，即聲源、傳播途徑及接收者，來進(jìn)行相應(yīng)的處理。

2.1 聲源控制

軍用車輛裝備主要的噪聲源為發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，其動(dòng)力噪聲按產(chǎn)生機(jī)理可分為固體、液體和氣體形式。其中，氣體動(dòng)力噪聲是主要的噪聲源，是氣流運(yùn)動(dòng)過程中氣體分子振動(dòng)而直接產(chǎn)生的，有進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲、風(fēng)扇噪聲和燃燒噪聲等。為了消除氣體動(dòng)力噪聲，可從減小氣體分子振動(dòng)頻率和速度來考慮。降低聲源輻射空氣聲的聲功率是聲源控制的一般方法。固體表面輻射聲功率取決于其激振源激振、振動(dòng)傳播的傳遞函數(shù)和其輻射效率?？蓮目刂七@三個(gè)途徑來減小固體表面的振動(dòng)或阻止振動(dòng)輻射，從而降低噪音的形成。針對(duì)氣體動(dòng)力噪聲，隔斷噪聲傳導(dǎo)途徑、吸收或干涉噪聲輻射是目前常用的兩種方式。對(duì)于隔斷噪聲傳導(dǎo)途徑，通常對(duì)機(jī)組進(jìn)行減震、隔震處理，根據(jù)軍用車輛裝備發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)特性設(shè)計(jì)專用的減震墊，把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體與車體隔離開。對(duì)于吸收或干涉噪聲輻射，通常使用阻性消聲原理，即在固體內(nèi)填裝吸聲材料或增加多孔板處理，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣管可采用一個(gè)波紋減震節(jié)隔斷。固體動(dòng)力噪聲由發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)引起，故又作結(jié)構(gòu)動(dòng)力噪聲，或是機(jī)械噪聲。液體動(dòng)力噪聲是指液體流動(dòng)形成的噪聲，可忽略。經(jīng)過上述減震、隔震處理，軍用車輛裝備發(fā)動(dòng)機(jī)組機(jī)體的震動(dòng)隔斷得到了有效的解決，使機(jī)械噪聲和燃燒噪聲被隔斷在機(jī)體上，無法通過車體傳導(dǎo)，只能通過輻射傳播。

2.2 傳播途徑控制

噪聲產(chǎn)生之后并不能直接被人耳感知，而是需要通過介質(zhì)傳播。對(duì)于那些無法消除或者消除效果不理想的噪聲源，則應(yīng)該考慮從噪聲傳播途徑上進(jìn)行有效的控制，盡量降低噪聲所帶來的污染和損害。對(duì)于噪聲傳播途徑的控制方法，常用有隔聲裝置、消聲器和吸聲材料。

2.2.1 隔聲裝置

隔聲裝置就是將聲源與接收者分隔開的屏蔽物，常用的隔聲裝置有隔聲墻、隔聲罩、隔聲屏障等。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)最常見的隔聲裝置是隔聲罩，利用其將發(fā)動(dòng)機(jī)局部或者全部罩起來。由于材料的材質(zhì)和厚度決定了其可以吸收哪個(gè)頻段的聲波。因而，隔聲罩應(yīng)盡可能采用多種材料重疊構(gòu)成，噪聲在反射和再反射的過程中，會(huì)消耗掉一部分噪聲的能量，[2]增強(qiáng)隔聲效果。所以隔聲裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)采用多層結(jié)構(gòu)，且各層采用不同的材料和厚度，以最大限度的提高隔聲裝置的隔聲效果。

風(fēng)噪聲和輻射噪聲是操作室的噪聲主要來源，需要加以控制，否則在操作室形成混響聲場(chǎng)，會(huì)嚴(yán)重影響指戰(zhàn)員的身心健康，造成操作人員疲勞，反應(yīng)控制速度變慢，從而對(duì)執(zhí)行任務(wù)造成影響。[3]因此，操作室的隔聲要求較高，要保證操作室地板、操作桿件、玻璃與外界的密封可靠。由于外界噪聲會(huì)經(jīng)操作室的孔洞或縫隙衍射進(jìn)來，造成操作室板件振動(dòng)與外界發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的迭加，在操作室將會(huì)出現(xiàn)混響現(xiàn)象。因此，在操作室的縫隙處嵌入彈性較好的隔聲材料行密封和內(nèi)壁安裝吸聲材料可以有效的減少操作室的噪聲。

2.2.2 消聲器

消聲器是一種即能通過氣體又能降低噪聲的設(shè)備，[4]一般可分為阻性、抗性和阻抗復(fù)合式，通常采用阻抗復(fù)合式消聲器來達(dá)到更好的控制效果。消聲器通常在易產(chǎn)生氣體動(dòng)力噪聲的設(shè)備中使用，例如發(fā)動(dòng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)蓋等的進(jìn)、排氣口。阻性消音器是利用吸聲材料制成的，噪聲經(jīng)過時(shí)，吸聲材料會(huì)吸收一部分噪聲的能量，從而起到消聲作用。阻性消聲器主要吸收中高頻噪聲，[5]而軍用車輛裝備發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲頻率以中低頻區(qū)域?yàn)橹?。另一方面，由于抗性消聲器?gòu)造簡單，純金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使其具有耐高溫、耐腐蝕、耐沖擊的特性。而且，由于抗性消聲器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其難以形成共振。所以抗性消聲器廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中?？剐韵暺骺煞譃閿U(kuò)張式、共振式和干涉式三種。擴(kuò)張式主要借助管道截面突變（擴(kuò)張或收縮）引起的聲波反射作用達(dá)到消聲目的;共振式主要借助旁接共振系統(tǒng)引起的聲波反射作用達(dá)到消聲目的;而干涉式則主要借助相干聲波的相互疊加抵消作用達(dá)到消聲目的。目前擴(kuò)張式消聲器在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中應(yīng)用最廣，其次是共振式和干涉式組成多節(jié)抗性消聲器。在選擇消聲器時(shí)，應(yīng)該首先考慮需要消除聲音的頻域，以此來設(shè)計(jì)選擇相應(yīng)消聲器組合方式。正確選配可使排氣噪聲減弱30～50dB（A）以上。

2.2.3 吸聲材料

當(dāng)聲波射到物體表面時(shí)，聲波被物體吸收其能量并轉(zhuǎn)化為其他能量的過程就叫吸聲。吸聲效果好的物體就可以作為吸聲材料，如玻璃棉、棉絮、毛氈、泡沫塑料等，吸聲效果的好壞與材料及結(jié)構(gòu)有關(guān)。對(duì)于吸聲材料的選擇，應(yīng)該從系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行綜合考量，包括的因素有吸聲性能、材料成本、設(shè)計(jì)造價(jià)、環(huán)境保護(hù)等。另外，在實(shí)際運(yùn)用中，為了防止火災(zāi)的發(fā)生，吸聲材料的阻燃特性也是必須要考慮的。泡沫塑料作為常見的吸聲材料，憑借操作簡單、使用方便的特性得到廣泛的應(yīng)用，然而大部分泡沫塑料阻燃特性不佳，因此在選用時(shí)必須添加阻燃劑。目前，吸聲材料多選擇阻燃性泡沫塑料、吸音棉或礦巖棉。阻燃性泡沫塑料對(duì)低、中頻噪聲的吸聲能力較為突出，優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、便于使用，缺點(diǎn)是成本較高。吸音棉和礦巖棉對(duì)中、高頻噪聲的吸聲能力較為突出，優(yōu)點(diǎn)是成本較低，缺點(diǎn)是使用不方便。另外，吸聲材料的選擇還應(yīng)根據(jù)噪聲的頻段保證必要的厚度以保證噪聲消除效果。吸聲材料與隔聲裝置、消聲器配合使用時(shí)可以達(dá)到更好的噪聲控制效果。

2.3 接收者控制

軍用車輛裝備的高噪聲不僅是暴露目標(biāo)的一個(gè)重要因素，而且對(duì)指戰(zhàn)員身體和心理的傷害都是不容忽視的。當(dāng)噪聲源和噪聲傳播控制均無法達(dá)到良好效果時(shí)，為了降低高噪聲環(huán)境對(duì)指戰(zhàn)員的損害，目前最有效、最經(jīng)濟(jì)的方式是佩戴主動(dòng)降噪耳機(jī)。另外，常用的噪聲防護(hù)用具有耳塞、耳罩、防聲盔等。這些噪聲防護(hù)用具都可以在一定程度上降低噪聲對(duì)人員的侵害。

3 結(jié)論

根據(jù)噪聲形成的三個(gè)方面進(jìn)行針對(duì)性的處理可達(dá)到良好的噪聲控制效果。從噪聲源頭出發(fā)，減小振動(dòng)、增加緩震，采用隔聲、消聲、吸聲技術(shù)阻絕噪聲輻射，佩戴降噪設(shè)備降低高噪聲對(duì)指戰(zhàn)員的侵害。進(jìn)而達(dá)到降低軍用車輛裝備聲波特征，免于暴露而遭受打擊，并保護(hù)指戰(zhàn)員身心健康、提高作戰(zhàn)效能的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]王建華.車載裝備噪聲控制探討[J].專用汽車，2005（4）：36-38.

[2]李燦強(qiáng).柴油發(fā)電機(jī)組噪聲及控制[J].移動(dòng)電源與車輛，2012（2）：22-24.

[3]周龍剛，趙金鵬，孟祥龍，工程機(jī)械噪聲原理與控制策略淺析[J].工程機(jī)械文摘，2012（6）：35-38.

[4]丁樹謙.噪聲污染及其控制對(duì)策[J].遼寧師專學(xué)報(bào)，2002，4（2）：101-103.

[5]馬德朝.煤礦主通風(fēng)機(jī)噪聲控制對(duì)策[J].科技文匯，2007（10）：194.

作者簡介：楊璽國（1990-），男，云南梁河人，陸軍工程大學(xué)通信士官學(xué)校碩士，動(dòng)力工程及工程熱物理專業(yè)。