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第 38 卷 第 3 期 魏志勇等： 小孔喷注消声器在宇航设备上的应用 381

表 1 喷注噪声结果 频率变化，均在45 dB附近，且喷口A和喷口B的结
Table 1 Results of injection noise 果差距不大；200 Hz 至 10000 Hz 之间，随着频率增
(单位：dB(A)) 加，噪声值稳定升高，喷口 A 噪声值提高的速率要
明显小于喷口 B 噪声值，两个喷口噪声值的差距在
喷口 背景 测量 计算 误差
5∼10 dB；10000 Hz以后的频率范围内，噪声值均有
A 51.3 92.3 99.2 −6.9
所下降，喷口A的下降速度稍快。可见，喷注噪声的
B 51.3 101.1 101.4 −0.3
主要能量集中在中高频部分，驻压比高的喷口噪声
喷口喷注噪声的频谱特性如图 2 所示。频谱数 较高，但在 200 Hz 以内的低频范围，噪声值较为平
据显示，在 200 Hz 以内的频率范围，噪声基本不随 稳，且噪声值受驻压比影响较小。

100
إ԰A
ܦԍጟ/dB(A) 60
80
إ԰B
40
20
0
31.5 50 80 125 200 315 500 800 1250 2000 3150 5000 8000 1250020000
ᮠဋ/Hz

图 2 喷口 A、B 喷注噪声频谱
Fig. 2 Noise spectrum for nozzle A and B

2.2 消声器设计及效果 0.5 mm 两种不同方案，小孔直径为 1 mm 时，孔数

实际的小孔消声器设计中，小孔的孔径、间距、 为 33 个，小孔直径为 0.5 mm 时，孔数为 132 个，孔
个数以及排气速度往往会有所限制，不一定能完全 间距与小孔直径的比均为5.8。
按照设计原则设计，因此小孔消声器的实际效果与
设计值会有一定差异。
根据系统运行要求，消声器的通流面积不应小
于喷口截面积的 2 倍，即小孔消声器的小孔总面积 إฌ๗ܦ٨
不得小于喷口截面积的 2 倍。此外，为满足系统的
几何及质量限制，消声器采用直管壁面打孔结构，直
管直径为 14 mm，长度为 22 mm，如图 3 所示，材质
采用硬质聚乙烯材料。
根据小孔喷注消声器的设计原则，小的孔径和
图 3 小孔喷注消声器
大的孔间距对降噪效果有利，但在条件限制下，小孔
Fig. 3 The small hole injection silencer
直径、数量和孔间距是相互矛盾的。在此次设计中，
若满足公式 (6) 的要求，需要小孔直径为 2 mm，孔 对于有膨胀的小孔消声器，其膨胀后的驻
数为8 个，但此时的小孔消声器降噪效果太小，无法 压比可通过文献 [1] 中的经验数据得到，喷口 A
满足要求。为进一步加强降噪效果，降低小孔直径， 和喷口 B 消声器的膨胀前后驻压比的比值约为
增加小孔个数，当小孔直径采用 1 mm 和 0.5 mm R 2 /R 1 ≈ 0.5。利用公式 (5) 计算安装小孔消声器
时两种方案时，虽然无法满足公式 (6) 的要求，但 后喷口 A 和喷口 B 的噪声，并将计算结果与测试结
计算结果能够满足系统声学要求 (喷口 A 噪声低于 果进行对比。对比结果显示，计算结果与测量结果
70 dB(A)，喷口B噪声低于85 dB(A))。 吻合良好，最大误差为 2.4 dB(A)，最小误差仅有
确定小孔喷注消声器小孔直径采用 1 mm 和 0.4 dB(A)。