随着现代航空科技的不断进步,飞机舱室噪声水平逐渐成为衡量飞机性能和品质的重要指标。过高的舱室噪声会降低乘员的舒适性,甚至危害身体健康。飞机舱室噪声的主要来源之一是舱外噪声通过飞机壁板透射进入舱内所致,因此开展飞机壁板结构的隔声设计研究,减少外部噪声向舱内透射,是实现舱室噪声抑制的有效途径。然而,传统的隔声设计技术受质量密度定律限制,难以在轻质化条件下实现低频高效隔声,致使飞机壁板的低频隔声设计成为制约飞机舱室降噪的一项关键技术难题。近年来,“声学超材料”概念的提出为突破传统隔声技术的限制提供了新思路。声学超材料是一种由人工微结构单元排列构成的具有特殊声学效应的复合材料/结构,经特殊设计的声学超材料能够在低频范围打破质量密度定律限制,产生超常的低频高效隔声特性,这为飞机壁板的低频隔声设计提供了新的启发。本文借鉴“声学超材料”设计思想,通过在飞机壁板结构上周期性地布设局域共振微结构单元,构建出了一类新型的声学超材料型飞机壁板结构。论文针对飞机壁板本体结构和声学超材料型飞机壁板结构的隔声特性展开了系统深入研究,研究的主要内容和成果如下:1、系统研究了飞机壁板本体结构的隔声特性。基于声振耦合有限元法(FEM)和周期结构Bloch定理相结合的方法,建立了飞机加筋壁板本体结构的隔声计算模型。计算了不同声入射条件下壁板的隔声性能,发现在斜入射及扩散场入射下壁板本体结构在低频范围的隔声性能不如同质量均质板;系统分析了蒙皮、框肋、桁条、内饰板等关键结构的设计参数对壁板隔声特性的影响,发现框肋及桁条的高度对隔声特性影响显著。2、探究了声学超材料型板结构的超常隔声特性,并揭示了其低频隔声机理。研究表明:声学超材料板结构可以打破了隔声质量定律限制,在低频范围产生远高于同质量均质板的隔声量,并基于能带结构图揭示了隔声峰、谷产生的频率位置;分析了声学超材料型板结构的主要参数对其超常隔声特性的影响规律,为声学超材料型飞机壁板设计提供了重要参考;进一步通过隔声实验测试,验证了声学超材料板具有超常低频隔声特性。3、深入分析了声学超材料型加筋壁板结构的隔声特性。计算了不同声入射条件下声学超材料型加筋壁板的隔声特性,发现其在斜入射及扩散场入射下可以产生优异的低频隔声性能,其隔声量远高于同质量均质板和原始壁板。对声学超材料型加筋壁板进行了系统的参数影响分析,揭示了关键参数对其隔声特性的调控规律。总之,本文瞄准飞机舱室隔声降噪需求,围绕飞机壁板本体结构和声学超材料型飞机壁板结构的隔声特性展开了系统深入研究,揭示了关键参数对不同结构隔声特性的影响规律,发现基于声学超材料设计的新型壁板结构可以显著提升低频隔声性能。本文研究工作有望为飞机舱室隔声降噪设计提供新的技术参考。