1.喷气噪声的产生机理和相关计算
物理学上所谓的噪声一般是指不同频率和不同强度的声音无规律地组合在一起而形成的一种声音，因为听起来有嘈杂之感故名噪声。按物理性质分，有气动噪声、机械噪声和电磁噪声；按噪声来源分，有自然噪声、城市噪声、交通噪声、工业噪声、建筑噪声、兵器噪声（包括燃烧噪声、爆炸噪声、发射噪声和装甲车辆噪声等）；按噪声状态分，有稳态噪声和非稳态噪声（瞬时噪声）。持续时间很短（单脉冲持续时间小于1 s，多脉冲持续时间可能大于1 s）的间断噪声称为脉冲噪声。火箭发射多数属于脉冲噪声。从物理性质来说，振动在空气等弹性介质中的传播即声波，因此，噪声与振动有着密切的关系。而燃气射流气动噪声的形成则是由于能量很大的高速燃气与外部周围相对静止的空气介质急剧扰动和掺混并从而形成强烈脉动的紊流而引发的。一般而言，喷气速度越高，噪声越大。喷气式飞机和火箭发动机都会产生声功率极高的高速喷气噪声，它们一般属于非稳态气动噪声（起伏大于10 dB的连续噪声和脉冲噪声）。此外，压缩机、内燃机的排气口也会产生喷气噪声。
概括而言，喷气噪声包括有亚声速噪声（紊流噪声）、超声速噪声和喷气啸声（由于冲击波的自激效应而辐射的强啸叫声）3种，其中亚声速噪声具有明显的方向性，在前方约30°方向的噪声最强，在喷射的上游方向最弱。关于亚声速噪声和超声速噪声的声压级L（dB）的计算可按下式进行：
式中，R＝p／p0，R－1＝0.1～100，p为气室或燃烧室压力，p0为环境大气压力；D为喷口直径。
为了进一步概括了解燃气射流喷气噪声的形成机理，给出火箭燃气射流的气流特性和由它所引发的噪声特性的相关性示意，如图3.40所示。
图3.40 火箭燃气射流的气流特性和由它所引发的噪声特性的相关性示意
射流中的声源一般可视为是运动的，其效果显示为向下游方向去的噪声是较强的，频率也随之增大，而向上游方向去的则与此相反。
强烈和长时间的喷气噪声（机械噪声亦然）不仅会影响人们的健康休息和工作，甚至会造成危害，而且还会引发火箭、导弹等飞行器结构的疲劳破坏和仪器设备失效，甚至导致战斗力的降低。噪声的强度（声压级）用分贝（dB）表示，而分贝数等于20lg（p／pr），此中p为噪声压强，pr为可听最小声压。在距离声源1～2 m处，喷气飞机发动机的噪声为130～150 dB，火箭发动机的噪声高达160 dB以上，而152 mm口径火炮炮手位置的脉冲噪声峰值可达190 dB，均远远超过人耳对连续噪声和脉冲噪声的耐受能力。
火箭燃气射流的喷气噪声和空气压缩机、内燃机、锅炉等的漏气、排气噪声，其声功率虽然差别极大，可以说小至毫瓦，大至亿瓦，但它们的产生机理却都是相同的，即都是由流体（此处更确切地说是气体）喷注产生的。
喷气噪声的大小，一般认为与马赫数的二次方成正比。
在工程中经常遇到喷气噪声总声功率的估算及声压级的空间分布问题，下面针对不同情况给出一些估算公式和相关的图示。在喷气速度较小的情况下，或者说在亚声速情况下，喷气噪声所辐射的总声功率与喷气出口速度的8次方成比例。具体的表达式为
式中，W为噪声的总声功率；hO为常数，一般可取（0.3～1.8）×10－5；ρe为出口的喷气密度；ue为出口的喷气速度；de为喷口直径；ρO为周围环境介质的密度；aO为周围环境介质的声速。(www.xing528.com)
从定性的角度来讲，上式很好地说明了影响喷气噪声的各个因素及其与总声功率的关系。
当气流喷入流动速度为u环境介质中时，即伴随流动的情况下，式（3.2.81）中的ue应代之以ue－u。
此外，当喷气速度为低亚声速时，喷气噪声的辐射总声功率将近似与喷气出口速度的6次方成正比。而当喷气速度为超声速时，喷气噪声的总声功率则一般认为与喷气出口速度的3次方成正比。
除上述外，尚有一些经验公式可用于喷气噪声辐射总声功率的估算。如大型火箭噪声的总声功率W（kW）可表示为
式中，D为喷口的有效直径（对于多喷管火箭，例如有n个喷管，则此处的D为单个火箭的喷口直径乘以
）；T为火箭总推力（kN）。
当飞机或火箭在飞行中时，其喷气噪声辐射总声功率要乘以
式中，ve为飞行速度（m／s）；ue为出口喷气速度（m／s）。
关于火箭发射时，火箭喷气噪声声压级的空间分布可参考图3.41。图中的数据具有实用参考价值。
2.射流噪声控制简述
噪声控制是一门专门学问，射流噪声控制也是如此。不过概略地讲，射流噪声控制可通过降噪、隔噪和吸噪的途径实现。在降噪方面，可采取主动地降低噪声源的噪声或用小孔消声原理等方法来实现。其中，小孔消声是指当射流出口直径很小时，噪声频率将很高，超过人耳的可听范围频谱的大部分将不再起干扰作用，从而起到一定程度的消声作用。在隔噪方面，对于某些不得经受强噪声影响的局部空间，可采用防止噪声传播的方法（如隔声壁、隔声室等）将噪声拒之“门外”。在吸噪方面，可在局部空间内布置吸声材料，将噪声吸之“门内”。
图3.41 大型火箭静态点火试验或起飞之前的不同位置上的声压级
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
