新型运载火箭大多采用复合材料整流罩,不仅具有轻质、耐高温、抗疲劳等优点,还降低了航天器的冗余质量,提高了有效载荷比。随着运载火箭技术朝着大推力、大直径比发展,腔内中低频噪声问题愈发突出,增加了精密仪器等有效载荷损坏的风险,复合材料整流罩腔内声学特性及降噪措施需深入研究。通常有效载荷放置于整流罩圆柱段,本文以复合材料圆柱壳结构为研究对象,采用仿真分析与实验测试相结合的方法,分析了0-1000 Hz中低频下复合材料圆柱壳铺层角度、厚度、材料参数等对传声损失的影响,在此基础上研究了腔内敷设声学材料厚度、种类以及多层敷设对圆柱壳传声损失的影响规律,为类似结构的声场优化提供了指导与借鉴。主要研究工作与成果如下:(1)开展了复合材料层合圆柱壳结构腔内声学特性的噪声实验研究。加工了圆柱壳体的复合材料模型,并搭建了相关声学实验装置。通过实验测试空腔及腔内敷设三聚氰胺泡沫、450 g/m~2吸音棉以及丁基橡胶+三聚氰胺泡沫材料的噪声响应,研究无敷设与敷设不同材料时腔内声学特性。研究结果表明,复合材料层合结构在0-200 Hz频段传声损失最大(13.53 dB)、800-1000 Hz频段传声损失最小(7.17 dB);敷设40 mm三聚氰胺泡沫、10 mm吸音棉、2 mm丁基橡胶+6 mm三聚氰胺泡沫材料分别降低腔内噪声7.95 dB、6.57 dB、4.01 dB,且在0-1000 Hz频率范围内,敷设声学材料的腔内噪声响应均随频率增加而减小。(2)开展了复合材料层合圆柱壳传声损失的仿真分析。建立了复合材料层合圆柱壳有限元模型,通过与噪声实验数据的对比分析,验证了有限元建模的正确性;在此基础上,仿真研究了复合材料圆柱壳铺层角度、厚度、材料参数等因素对结构传声损失的影响。研究结果表明,铺层角度对结构传声损失有较大影响,当壳体轴向拉伸刚度不小于环向拉伸刚度时,降噪效果较好;其次,结构传声损失随着圆柱壳总厚度的增加而增大;最后,单层复合材料纵向弹性模量与横向弹性模量的变化对圆柱壳传声损失影响较大,而剪切模量与泊松比的变化对其影响较小。(3)开展了腔内敷设不同声学材料对复合材料圆柱壳传声损失影响规律的研究。建立了腔内敷设不同声学材料时复合材料圆柱壳有限元模型,并通过与噪声实验数据的对比分析,验证了有限元建模的正确性;在此基础上,仿真研究了单层敷设时,三聚氰胺泡沫与吸音棉在相同厚度与相同质量条件下,对圆柱壳结构传声损失的影响规律;同时,仿真研究了丁基橡胶与三聚氰胺泡沫多层敷设时,每层材料厚度、不同材料敷设比例以及多层材料总厚度等对圆柱壳结构传声损失的影响规律;最后比较了不同材料圆柱壳体对传声损失的影响规律。研究结果表明,圆柱壳传声损失随着敷设声学材料总厚度的增加而增大;单一敷设材料时,在相同厚度条件下,吸音棉的降噪量约为三聚氰胺泡沫的1.26倍,在相同质量条件下,三聚氰胺泡沫的降噪量约为吸音棉的1.42倍,而在敷设多层材料时,丁基橡胶的敷设厚度越大,降噪效果越好;其次,在150-400 Hz频段内,相同质量的复合材料圆柱壳结构传声损失优于铝合金结构,在400-1000Hz频段内,铝合金结构传声损失优于复合材料圆柱壳。