减振降噪—克服航天器无形梦魇的“收费站”

航天器的振动与噪声，由于其设计研制阶段难以进行准确评估与有效控制的特点，一直都是航天器研制中的痛点和难点，也因此被称为航天器的无形“梦魇”。

我国首艘载人飞船神州五号发射过程中，航天英雄杨利伟就经历了长达26秒的低频共振现象，在发射上升到三四十公里高度时，火箭和飞船开始剧烈抖动，这个频率接近心脏的固有频率，令杨利伟产生了五脏六腑都要碎了的感觉，可见共振现象的可怕。美国STS－1载人航天飞机，也曾出现过发射期间噪声过大，引起机身部分隔热瓦被震坏的情况，险些导致了机毁人亡的恶果。NASA一项调查研究表明，发射阶段产生的航天器故障，近50％是由于振动冲击和噪声载荷引起的。因此，采用控制手段降低结构、仪器设备等的振动、冲击和噪声，是提高飞行可靠性，克服无形“梦魔”的重要保障。

目前应用在航天器设计中的振动控制技术主要是隔振方法，噪声控制手段则是声学覆盖层。它们的原理其实都可以描述为在源头与对象之间设立一个“收费站”，对传递过程中的动能或声能收取“过桥费”—热能，最终实现减振降噪的目的。

经过长时间的发展与演变，以上减振降噪手段进一步衍生出了被动控制技术、主动控制技术和主被动一体化技术三类。其中被动控制技术类似于“人工收费站”应用广泛且可靠性高，但却有着精度低，效果差的短板。与之相比主动控制技术更类似于“ETC收费站”，其精度与效果都可以得到保障，但是却有着系统复杂、可靠性较差的缺点。因此，目前的减振降噪手段逐渐趋向于将两者结合，往主被动一体化方向靠拢，对应不同的工作环境可以灵活转变工作模式，以期达到最佳而又最稳定的减振降噪效果。

随着科学技术发展以及空天建设需要，新型航天器逐渐向高速航行与恶劣环境等领域进一步开拓，这就对减振降噪技术的作用效果与可靠性同时提出了巨大挑战，在这种压力下主被动一体化控制方法将是未来发展的重要导向，相信在科学家们的同心协力下，未来一定会涌现出越来越多的新颖设计与创新方法，使得振动与噪声不再是我们挑战蓝天的绊脚石。

航天三院三部水下装备总体部王震霄