航空百问：如何给飞机降噪？

亦心绿

噪声是发声体做无规则振动时发出的声音，是那些特别混乱，听起来不悦耳，不和谐声音的统称。由空气运动所产生的噪声，通常被称为气动噪声。气动噪声在我们周围随处可听，其中最常见的一种就是飞机噪声。
& b  o# P6 Q  e3 A2 b7 J那该如何给飞机降噪呢？
) G$ F/ G/ E0 S- j" ]1 @飞机的诞生即伴随着强烈的噪声。早期飞机飞行速度较低，噪声主要来源于螺旋桨。


3 w- @3 R2 C( T, R7 E; V: ~) }" V上世纪40年代，喷气式发动机问世。伴随着喷气式民用飞机投入使用以及民用航空的迅速发展，飞机频繁起降产生的气动噪声严重影响了机场附近居民的生活，并引发了大量抗议，成为一个广为关注的社会问题。航空部门通过大量技术研究，得出飞机的气动噪声主要来源于发动机噪声、机体噪声、发动机/机体干扰噪声、湍流边界层噪声以及声爆等。


飞机在低空起降过程中，航空发动机、展开的机翼、放下的起落架等都将产生强烈的噪声，干扰机场附近居民的日常生活，带来严重的噪声污染问题。


在高空飞行过程中，空气流过机舱表面产生的湍流噪声，将透过机舱传入飞机舱内，导致舱内噪声过高，影响乘客的乘坐体验、语言交流，容易引起乘客的焦虑与疲倦。

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更为严重的是，强烈的气动噪声还可能引起结构共振，长时间高声强作用下可能导致机身结构疲劳破损，带来安全隐患。

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现如今，飞机设计单位正在努力降低舱内噪声，改善乘坐舒适性。我国C919大型客机在设计阶段就评估飞机的噪声水平，通过采用低噪声发动机、低噪声气动设计等手段，确保飞机定型后能够满足适航要求，具备舒适的舱内环境。


对于飞机设计人员来说，如何评估飞机的气动噪声水平、验证降噪设计的效果，是他们关心的重点之一。因此，需要更多的研究手段、更细致的分析技术，来找到答案。


如航空工业气动院建成了多座声学风洞，其中2米量级、8米量级两座性能处于国际领先的声学风洞，具备了测试机体噪声、螺旋桨噪声、旋翼噪声等试验能力，能够为各类航空型号气动噪声评估与降噪技术验证提供国际一流的试验条件。与此同时，团队人员不断发展完善的噪声测试与数据处理技术，用以获得更全面的试验数据，并从数据中分析出所关心的噪声组成，突破发展了气动噪声源定位技术、麦克风相位阵列设计技术等，形成了可靠的气动噪声风洞试验技术，为航空型号低噪声设计提供了有力支撑。
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经过近50年的研究，目前飞机的总噪声较以往大幅下降。然而，要想进一步降低飞机的噪声，今后还应从发展新型飞机布局，如翼身融合布局、连翼布局等；综合采用仿生学设计、主动控制、优化设计等技术；通过新型材料、智能机械结构、声学超材料等应用；发展更准确的计算技术、更精细的测试技术等方法着手。
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9 x' n+ W) C: p' A2 a* Y未来，随着航空科技的发展，将会不断采用新技术、新方法来开启飞机降噪的美丽新世界。

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