三爆轰管-脉冲爆轰发动机的近场噪声特性

黄孝龙; 翁春生; 李宁; 许桂阳

doi:10.11883/1001-1455(2016)05-0633-07

摘要: 为研究三爆轰管脉冲爆轰发动机噪声的形成机理和特性，设计了正三角形组合的三爆轰管PDE实验系统，分别在与中心轴线成0°、30°、60°及90°方向上，对8个不同距离处的声压进行了测量，结果表明：不同距离处噪声幅值最大值均在30°方向上；爆轰噪声的参考半径为3倍“名义管径”；爆轰噪声的A持续时间随着r(距离三爆轰管名义“中点”的直线距离)的增加近似线性减小，并随着角度的增大而减小。B持续时间与声压值的大小成反比关系，并且随着轴向距离的增加而增加。在不同的方位角上，峰值声压越大，B持续时间越小。

关键词:

Abstract: In the present work, a testing system consisting of three detonation tubes was designed in a regular triangle to investigate the noise characteristics of a three-tube PDE system and their formation mechanism. The distance between each tube and the central axis is 200 mm. The directivity of acoustic emissions is measured using a circular array of four transducers (0°, 30°, 60°, and 90°) at various radial distances. Results show that all the max peak pressures appear in the directivity of 30°. The referential radius of the detonation noise is three times that of the "nominal tube diameter". The duration of A time decreases almost linearly along with the increase of r (the distance to the nominal "central point" of the three detonation tubes), and also decreases with the increase of the angle. The duration of B time is inversely proportional to the noise amplitude, and increases with the increase of the axial distance. At different angles, the greater the peak pressure, the smaller the duration of B time.

Key words:

图 1 三管PDE爆轰噪声实验系统示意图

Figure 1. Schematic of experimental setup

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图 2 爆轰噪声峰值随距离r变化的拟合曲线

Figure 2. Fitted curves of detonation noise amplitudes varying with different distances

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图 3 爆轰噪声峰值的指向图

Figure 3. Diagram of detonation noise directivity

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图 4 爆轰噪声持续时间

Figure 4. Time of duration for detonation noise

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图 5 A持续时间随方位角的变化曲线

Figure 5. Curves of A time duration varying with different angles

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图 6 压力随时间变化曲线

Figure 6. Curves of detonation noise amplitudes varying with time

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图 7 B持续时间随方位角的变化曲线

Figure 7. Curves of B time duration varying with different angles

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图 8 峰值声压级的指向性和B持续时间随方位角的变化曲线

Figure 8. Curves of detonation noise directivity and B time duration varying with different angles

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图 9 800、1 000 mm处压力波形对比

Figure 9. Curves of detonation noise amplitudes varying with time at 800, 1 000 mm

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表 1 爆轰噪声的持续时间

Table 1. Time of duration for detonation noise

φ/(°)	r=600 mm		r=800 mm		r=1 000 mm		r=1 200 mm
φ/(°)	A	B	A	B	A	B	A	B
0	0.55	9.64	0.61	10.93	0.63	12.10	0.64	25.56
30	0.45	6.61	0.49	8.14	0.50	9.51	0.57	12.90
60	0.39	7.13	0.41	8.28	0.44	9.16	0.47	14.82
90	0.37	9.16	0.39	12.50	0.40	15.26	0.42	21.91

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[1]	Morozumi T, Sakamoro R, Kashiwazaki T, et al. Study on a rotary-valved four-cylinder pulse detonation rocket: Thrust measurement by ground test[R]. AIAA 2014-1317, 2014. doi: 10.2514/6.2014-1317
[2]	袁成, 范玮, 彭畅新, 等.六管吸气式脉冲爆震发动机试验[J].航空动力学报, 2011, 26(9):1981-1985. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hkdlxb201109011 Yuan Cheng, Fan Wei, Peng Changxin, et al. Experimental investigation on a six-tube air-breathing pulse detonation engine[J]. Journal of Aerospace Power, 2011, 26(9):1981-1985. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hkdlxb201109011
[3]	Shaw L, Harris K, Schauer F, et al. Acoustic measurements for a pulse detonation engine[R]. AIAA 2005-2952, 2005. doi: 10.2514/6.2005-2952
[4]	Glaser A J, Caldwell N, Gutmark E. A fundamental study on the acoustic behavior of pulse detonation engines[R]. AIAA 2007-444, 2007. doi: 10.2514/6.2007-444
[5]	郑龙席, 严传俊, 范玮, 等.脉冲爆轰发动机模型机噪声辐射特性初探[J].振动、测试与诊断, 2006, 26(3):176-180. doi: 10.3969/j.issn.1004-6801.2006.03.002 Zheng Longxi, Yan Chuanjun, Fan Wei, et al. Preliminary exploration on noise radiation characteristics of pulse detonation engine model[J]. Journal of Vibration Measurement & Diagnosis, 2006, 26(3):176-180. doi: 10.3969/j.issn.1004-6801.2006.03.002
[6]	许桂阳, 翁春生, 李宁.喷管对脉冲爆轰发动机爆轰噪声影响的实验研究[J].兵工学报, 2014, 35(11):1800-1804. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bgxb201411010 Xu Guiyang, Weng Chunsheng, Li Ning. Study on the noise characteristic of pulse detonation engine with nozzle[J]. Acta Armamentarii, 2014, 35(11):1800-1804. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bgxb201411010
[7]	Caldwell N, Glaser A, Gutmark E. Acoustic measurements of multiple pulse detonation engines firing out of phase[R]. AIAA 2007-445, 2007. doi: 10.2514/6.2007-445
[8]	Eerden F V D, Berg F V D. The acoustic source strength of high-energy blast waves: Combining measurements and a non-linear model[C]. 20th International Congress on Acoustics, 2010: 23-27.
[9]	王秉义.枪炮噪声与爆炸声的特性和防治[M].北京:国防工业出版社, 2001:31-59.
[10]	胡声超, 鲍福廷, 赵瑜.多喷管射流气动声学特性的数值研究[J].推进技术, 2012, 33(3):430-435. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/tjjs201203015 Hu Shengchao, Bao Futing, Zhao Yu. Numerical simulation for multi-jet aeroacoustics[J]. Journal of Propulsion Technology, 2012, 33(3):430-435. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/tjjs201203015

期刊类型引用(26)

1.	韦文蓬, 吴永宏, 韦守东, 冯玉君, 李伟, 农军年, 李庆华, 覃初礼, 张鹏, 李兆谊, 叶海旺, 霍晓锋. 大直径深孔精确短延时侧崩爆破裂纹扩展规律. 有色金属(矿山部分). 2025(04) 百度学术
2.	单仁亮, 戴其航, 梁俊奇, 顿志博. 基于砂岩SHPB试验的HJC模型参数研究. 防护工程. 2025(03) 百度学术
3.	纪曲波，刘仍兵，万安桐. 基于数值模拟的爆破作用下围岩累计损伤监测方法. 工程爆破. 2025(02): 65-74 . 百度学术
4.	赵瑜，付乔峰，曹克磊，张建伟，汤长兴. 波纹钢厚度对复合结构损伤特性及抗爆性能的影响. 水电能源科学. 2024(02): 47-51+133 . 百度学术
5.	孙鹏昌，杨广栋，卢文波，范勇，孟海利，薛里. 考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程研究. 爆炸与冲击. 2024(03): 171-186 . 本站查看
6.	段继超，宗琦，汪海波，王浩. 起爆顺序对台阶岩石破碎块度及爆破振动影响研究. 中国安全科学学报. 2024(02): 192-199 . 百度学术
7.	师文强，王思杰，杜文秀，宝音吉雅，杨旭，龚敏，高宇航. 基于SPH-FEM耦合算法的台阶精准爆破延期时间研究及应用. 金属矿山. 2024(05): 210-219 . 百度学术
8.	张景丽. 爆破荷载损伤下喷射混凝土孔隙结构及三轴力学性能试验研究. 金属矿山. 2024(06): 38-45 . 百度学术
9.	宁鹏博，刘军，赵硕，李瑶. 钢纤维增强混凝土动态力学性能及HJC本构模型参数标定. 中国建材科技. 2024(03): 20-25 . 百度学术
10.	叶志伟，陈明，杨建华，姚池，张小波，周创兵. 隧道爆破炮孔堵塞结构运动规律与长度优化研究. 中国公路学报. 2024(08): 204-215 . 百度学术
11.	卢文波，孟婷，胡英国. 岩石爆破破碎模拟和块度预报的研究现状与展望. 工程爆破. 2024(05): 20-28 . 百度学术
12.	孙玉玲，梁汉良，朱建生，马宏昊，王鲁庆，张冰原，罗宁，沈兆武. 热熔爆炸焊接W/CuCrZr界面特征及其演化机理（英文）. 稀有金属材料与工程. 2024(11): 3077-3083 . 百度学术
13.	李洪超，张继，王富旗，刘轩泽，梁瑞，张智宇，王凯，王樨尧，张坤麟. 花岗岩RHT模型部分参数确定研究. 材料导报. 2024(S2): 292-297 . 百度学术
14.	应迪通，张彦春. 基于LS-PrePost的不同形状装药爆炸仿真研究. 刑事技术. 2023(01): 76-82 . 百度学术
15.	宋帅，杜闯，李艳艳. 超高性能混凝土HJC本构模型参数确定及应用. 爆炸与冲击. 2023(05): 57-69 . 本站查看
16.	周阳威，蒋志明，邓琛，张庆彬，胡敏，于永纯. 环向切缝管聚能射流的数值模拟. 工程爆破. 2023(02): 1-9 . 百度学术
17.	陈一曦，钟明寿，刘影，谢兴博，张宇鹏. 平行掏槽孔内延时爆破技术的SPH-FEM数值模拟. 工程爆破. 2023(03): 55-62 . 百度学术
18.	黄杰，李明鸿，吴拓展，宗周红. 钙质砂场地爆炸成坑实验与数值模拟研究. 爆炸与冲击. 2023(10): 30-45 . 本站查看
19.	程兵，汪海波，汪泉，宗琦，李洪伟. SPH-FEM耦合法数值模拟在工程爆破教学中的应用研究. 实验技术与管理. 2023(10): 100-105 . 百度学术
20.	娄乾星，陶铁军，田兴朝，谢财进. 基于HJC本构模型的石灰岩冲击破坏形态数值模拟方法研究. 爆破. 2022(04): 71-79 . 百度学术
21.	任会兰，荣誉，许香照. 弹体贯穿混凝土数值模拟的改进材料模型. 爆炸与冲击. 2022(11): 79-91 . 本站查看
22.	荣凯，杨军，陈占扬. 土介质挡墙对爆炸冲击波衰减规律研究. 工程爆破. 2021(06): 1-8 . 百度学术
23.	程兵，汪海波，宗琦. 基于SPH-FEM耦合法切缝药包爆破机理数值模拟. 含能材料. 2020(04): 300-307 . 百度学术
24.	杨建华，孙文彬，姚池，张小波. 高地应力岩体多孔爆破破岩机制. 爆炸与冲击. 2020(07): 118-127 . 本站查看
25.	石恒，王志亮，石高扬，郝士云. 实时温度下花岗岩动态压缩破坏特性试验与数值研究. 岩土工程学报. 2019(05): 836-845 . 百度学术
26.	宗琦，程兵，汪海波. 偏心不耦合装药孔壁压力与损伤效应数值模拟. 爆破. 2019(03): 76-83 . 百度学术

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