随着航空航天需求的增长,大型运载火箭开始应用于大型近地轨道航天器和大型通讯卫星的发射,这带来了较为严重的振动和噪声问题。为了降低在火箭发射和飞行过程中整流罩内的噪声水平,提高有效载荷的安全性,保证发射任务的完成,各国开展了大量的研究工作。在众多的降噪技术中,多孔材料具有轻质和高频吸声能力强的优点,而Helmholtz共鸣器低频吸声能力较强,因此各国大型运载火箭的整流罩中多使用前者或者二者结合的方式降低噪声水平。本文以三聚氰胺泡沫和号筒状颈部Helmholtz共鸣器作为整流罩内的噪声减缓方案,采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法,开展了三聚氰胺泡沫和Helmholtz共鸣器声学特性、降噪材料或装置与内声场的耦合特性、降噪材料或装置的降噪性能及优化等方面的研究。主要的研究工作如下:(1)建立了整流罩圆柱段缩比模型降噪的仿真和实验平台。加工了整流罩圆柱段缩比模型,分析了其内声腔的简正模式,建立相应的有限元模型分析了结构和声腔的耦合特性,搭建了整流罩圆柱段缩比模型噪声测试平台,为三聚氰胺泡沫和Helmholtz共鸣器的降噪性能验证提供了仿真和试验平台。(2)确立了基于三聚氰胺泡沫的整流罩降噪技术。通过三种常见多孔材料的吸声性能对比,确定了三聚氰胺泡沫为最优的高频吸声材料;研究了三聚氰胺泡沫吸声性能与声学参数的变化关系,给出了具有较高高频吸声性能的理想声学参数;建立了敷设多孔材料的圆柱形声腔内衬理论,研究了声腔简正频率随衬里厚度的变化规律;通过声学测试和仿真对比获取了三聚氰胺泡沫的真实声学参数,仿真和实验研究了材料的中低频降噪性能,验证了圆柱声腔内衬理论;研究了同敷设率和同比重率下三聚氰胺泡沫的中低频降噪优化方法,实验研究了三聚氰胺泡沫的中低频优化和高频降噪性能,表明中低频降噪优化是有效的,但会导致高频降噪量的减小。(3)确立了基于号筒状颈部Helmholtz共鸣器的整流罩低频降噪技术。分别基于集中参数法和Webster方程给出了刚性壁面下号筒状颈部Helmholtz共鸣器的共振频率确定方法,基于电-声类比法给出了弹性壁面下的共振频率确定方法,为整流罩低频降噪装置的设计提供了理论指导;研究了共鸣器共振频率与颈部类型、颈部几何参数和壁面厚度的变化关系,表明指数型颈部为三种颈部类型中的最优型,当壁面的等效声抗与空腔的声腔相近时必须考虑壁面弹性对共振频率的影响;研究了号筒状颈部Helmholtz共鸣器的不同降噪机理,表明颈部粘滞阻尼为声能耗散的主要因素;研究了Helmholtz共鸣器安装位置、安装数量和频率分配的优化方法,表明在声腔响应峰值位置安装并采用多个异共振频率的Helmholtz共鸣器可达到最优的低频降噪效果;试验验证了Helmholtz共鸣器的降噪性能和降噪优化,为降噪设计提供了试验参考(4)评估了Helmholtz共鸣器和三聚氰胺泡沫在整流罩内的低频降噪效果。建立了整流罩的有限元声振耦合模型,并通过与实验结果对比给出了整流罩内声腔的响应特性;给出了Helmholtz共鸣器用于整流罩低频降噪的设计方法,试验验证了其在整流罩内的低频降噪效果;评估了Helmholtz共鸣器与三聚氰胺泡沫的协同降噪效果,表明Helmholtz共鸣器的设计需考虑三聚氰胺泡沫对整流罩内声腔简正频率的改变。本课题的研究,可提高三聚氰胺泡沫和号筒状颈部Helmholtz共鸣器的降噪设计水平,促进我国整流罩降噪技术的发展,为新一代大型运载火箭的整流罩噪声减缓提供理论和应用参考。