軍用車輛裝備噪聲控制策略

摘 要：針對軍用車輛裝備的高噪聲易暴露目標，且對指戰員造成損害，從聲源、傳播途徑、接收者三個方面提出控制策略，以期實現軍用車輛裝備噪聲控制。

關鍵詞：軍用車輛裝備;噪聲;控制

在現代高技術條件下戰爭中，軍用車輛裝備的戰場目標特征偵測技術較為成熟，導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特征，降低其被發現的可能性。高噪聲就是其中需要控制的一個重要因素。軍用車輛裝備的高噪聲不僅容易暴露目標、遭受打擊，而且對指戰員的人身影響也是不可忽略的。高噪聲對聽力的損傷是不可逆的，嚴重的甚至造成耳聾。另外，長時間的高噪聲刺激，會使指戰員煩躁、疲倦、注意力下降，進而發生事故。所以有必要對軍用車輛裝備噪聲進行有效的控制。

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：發動機噪聲、胎噪聲和風噪聲。首先，只要軍用車輛裝備發動機處于運行狀態，發動機噪聲就存在，發動機轉速越高，噪聲越大。發動機噪聲是主要的噪聲源，其傳播方式主要是傳導、輻射。其次，胎噪聲，指的是輪胎與地面相互摩擦而產生的噪聲，取決于速度和路面質量。相同路面時，速度越快，胎噪聲越大;相同速度時，路面越差，胎噪聲越大。最后，風噪聲是軍用車輛裝備行駛中迎面風通過車身間隙進入車內形成共鳴聲，取決于速度，速度越快，風噪聲越大。三類噪聲中，發動機噪聲是軍用車輛裝備的主要噪聲來源，其中，排氣噪聲在發動機噪聲中能量最大，種類最多，頻率最寬，是一種高溫、高速的脈動性氣流噪聲。排氣噪聲根據形成的不同方式可分為以下幾種：氣缸排氣的低頻脈動噪聲、汽缸內的共振噪聲、高速氣流激發噪聲、排煙管道內的共振噪聲、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。[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方面，即聲源、傳播途徑及接收者，來進行相應的處理。

2.1 聲源控制

軍用車輛裝備主要的噪聲源為發動機噪聲，其動力噪聲按產生機理可分為固體、液體和氣體形式。其中，氣體動力噪聲是主要的噪聲源，是氣流運動過程中氣體分子振動而直接產生的，有進氣噪聲、排氣噪聲、風扇噪聲和燃燒噪聲等。為了消除氣體動力噪聲，可從減小氣體分子振動頻率和速度來考慮。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、振動傳播的傳遞函數和其輻射效率?？蓮目刂七@三個途徑來減小固體表面的振動或阻止振動輻射，從而降低噪音的形成。針對氣體動力噪聲，隔斷噪聲傳導途徑、吸收或干涉噪聲輻射是目前常用的兩種方式。對于隔斷噪聲傳導途徑，通常對機組進行減震、隔震處理，根據軍用車輛裝備發動機的震動特性設計專用的減震墊，把發動機的機體與車體隔離開。對于吸收或干涉噪聲輻射，通常使用阻性消聲原理，即在固體內填裝吸聲材料或增加多孔板處理，發動機的進、排氣管可采用一個波紋減震節隔斷。固體動力噪聲由發動機的結構振動引起，故又作結構動力噪聲，或是機械噪聲。液體動力噪聲是指液體流動形成的噪聲，可忽略。經過上述減震、隔震處理，軍用車輛裝備發動機組機體的震動隔斷得到了有效的解決，使機械噪聲和燃燒噪聲被隔斷在機體上，無法通過車體傳導，只能通過輻射傳播。

2.2 傳播途徑控制

噪聲產生之后并不能直接被人耳感知，而是需要通過介質傳播。對于那些無法消除或者消除效果不理想的噪聲源，則應該考慮從噪聲傳播途徑上進行有效的控制，盡量降低噪聲所帶來的污染和損害。對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。對于發動機最常見的隔聲裝置是隔聲罩，利用其將發動機局部或者全部罩起來。由于材料的材質和厚度決定了其可以吸收哪個頻段的聲波。因而，隔聲罩應盡可能采用多種材料重疊構成，噪聲在反射和再反射的過程中，會消耗掉一部分噪聲的能量，[2]增強隔聲效果。所以隔聲裝置的設計應采用多層結構，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，會嚴重影響指戰員的身心健康，造成操作人員疲勞，反應控制速度變慢，從而對執行任務造成影響。[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。由于外界噪聲會經操作室的孔洞或縫隙衍射進來，造成操作室板件振動與外界發動機噪聲的迭加，在操作室將會出現混響現象。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備，[4]一般可分為阻性、抗性和阻抗復合式，通常采用阻抗復合式消聲器來達到更好的控制效果。消聲器通常在易產生氣體動力噪聲的設備中使用，例如發動機、鼓風機、壓縮機蓋等的進、排氣口。阻性消音器是利用吸聲材料制成的，噪聲經過時，吸聲材料會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]而軍用車輛裝備發動機的噪聲頻率以中低頻區域為主。另一方面，由于抗性消聲器構造簡單，純金屬結構的設計使其具有耐高溫、耐腐蝕、耐沖擊的特性。而且，由于抗性消聲器的結構特點使其難以形成共振。所以抗性消聲器廣泛應用于發動機排氣系統中。抗性消聲器可分為擴張式、共振式和干涉式三種。擴張式主要借助管道截面突變（擴張或收縮）引起的聲波反射作用達到消聲目的;共振式主要借助旁接共振系統引起的聲波反射作用達到消聲目的;而干涉式則主要借助相干聲波的相互疊加抵消作用達到消聲目的。目前擴張式消聲器在發動機排氣中應用最廣，其次是共振式和干涉式組成多節抗性消聲器。在選擇消聲器時，應該首先考慮需要消除聲音的頻域，以此來設計選擇相應消聲器組合方式。正確選配可使排氣噪聲減弱30～50dB（A）以上。

2.2.3 吸聲材料

當聲波射到物體表面時，聲波被物體吸收其能量并轉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構有關。對于吸聲材料的選擇，應該從系統的觀點進行綜合考量，包括的因素有吸聲性能、材料成本、設計造價、環境保護等。另外，在實際運用中，為了防止火災的發生，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用，然而大部分泡沫塑料阻燃特性不佳，因此在選用時必須添加阻燃劑。目前，吸聲材料多選擇阻燃性泡沫塑料、吸音棉或礦巖棉。阻燃性泡沫塑料對低、中頻噪聲的吸聲能力較為突出，優點是操作簡單、便于使用，缺點是成本較高。吸音棉和礦巖棉對中、高頻噪聲的吸聲能力較為突出，優點是成本較低，缺點是使用不方便。另外，吸聲材料的選擇還應根據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、消聲器配合使用時可以達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的一個重要因素，而且對指戰員身體和心理的傷害都是不容忽視的。當噪聲源和噪聲傳播控制均無法達到良好效果時，為了降低高噪聲環境對指戰員的損害，目前最有效、最經濟的方式是佩戴主動降噪耳機。另外，常用的噪聲防護用具有耳塞、耳罩、防聲盔等。這些噪聲防護用具都可以在一定程度上降低噪聲對人員的侵害。

3 結論

根據噪聲形成的三個方面進行針對性的處理可達到良好的噪聲控制效果。從噪聲源頭出發，減小振動、增加緩震，采用隔聲、消聲、吸聲技術阻絕噪聲輻射，佩戴降噪設備降低高噪聲對指戰員的侵害。進而達到降低軍用車輛裝備聲波特征，免于暴露而遭受打擊，并保護指戰員身心健康、提高作戰效能的目的。

參考文獻：

[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.柴油發電機組噪聲及控制[J].移動電源與車輛，2012（2）：22-24.

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

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

[5]馬德朝.煤礦主通風機噪聲控制對策[J].科技文匯，2007（10）：194.

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