一种基于物理机制的飞机增升装置气动噪声快速预测方法研究

随着航空发动机先进噪声控制技术的使用,机体噪声已经成为飞机着陆阶段的主要声源。在民用飞机进场着陆与起飞过程中增升装置和起落架的气动噪声是机体噪声最强声源。本文研究了一种基于物理机制的增升装置气动噪声预测方法,编制了增升装置气动噪声快速预测程序,修正了增升装置气动噪声预估模型,采用国际公开的文献和试验数据与气动噪声快速预测程序计算结果进行对比。编制气动噪声快速预测程序为评估飞机概念设计阶段的部件噪声级提供了工程实用工具。     

大型客机起飞着陆过程噪声辐射特性对比分析

 基于准稳态假设和分布点声源模型,并采用最新发展的噪声源半经验参数预测公式,发展和完善了用于飞机飞行过程中噪声辐射预测的计算模型和方法。该计算方法能够预测飞机起飞、着陆过程中的适航噪声,并能够对飞机不同噪声源的噪声辐射特性（声级、频谱特性和指向性等）进行计算分析。以某大型客机为对象,对飞机进场着陆过程和起飞过程中飞机噪声源进行了计算分析,计算结果表明,飞机进场着陆和起飞过程中,不同噪声源对远场噪声级的影响有明显的差异,起飞过程中发动机风扇噪声源是最主要的噪声辐射源,而在进场着陆过程中飞机机体噪声（包括起落架和襟翼等）是重要的飞机噪声源。文中也给出了不同噪声源频谱特性和指向特性等。     

飞机发动机噪声测试实验室研究

随着航空工业的迅速发展，飞机外部噪声问题日趋突出，而发动机噪声为飞机外部的主要噪声源。论述在半消声室内以球形声源和Y7声学试验平台为对象，模拟飞机发动机地面开车状态噪声源测试过程中机身表面对噪声源特性的影响，分析不同的反射面即对应不同的发动机位置，对噪声源声学特性的影响。选择三种不同的传声器安装方式和三种不同的测点布置轨迹，进行多种状态的测量，最后确定出了受反射面影响较小的传声器安装方式和测点布置轨迹，为开展飞机地面开车状态下发动机的声学特性试验测试技术研究打下一定的基础。     

基于静态试验的发动机自由场声压级计算方法

分析通过喷气式发动机静态噪声试验数据获得其自由场声压级的数据修正方法。通过对点声源在刚性地面和有限声学阻抗地面上的分析,得到了基于地面试验数据的自由场声压级修正量计算方法。在此基础上,将点声源模型推广到复杂的喷气式发动机分布式声源模型,得到了可以考虑喷气式发动机喷气声源分布模型的自由场声压级修正量的计算方法。最后,采用参考文献中喷气式发动机噪声数据对该方法进行验证。结果表明,在考虑发动机声源特性和地面阻抗特性的情况下,该方法计算结果与参考文献中结果基本一致,可用于喷气式发动机静态噪声试验中自由场声压级的计算。     

基于改进的传声器阵列数据分析技术的飞机机体噪声实验研究

 发展了一种平面传声器阵列数据处理新方法——洁净信号处理算法,通过对传声器阵列混淆和旁瓣信号的有效抑制,改进了对声源的分辨。基于改进的数据分析方法,研究了真实飞机结构和真实飞行条件下飞机起落架、襟翼等声源的频谱特性、指向特性。研究结果表明,新的信号处理算法可以更加清晰地分离出飞机表面的气动噪声源。起落架噪声的频谱是由宽频随机噪声与一些较为明显的单音噪声源组成,在不同辐射角度时,起落架噪声的声级在不同频率范围有一定的差异。襟翼侧缘噪声频谱是一个包含有个别明显单音噪声的宽频噪声谱,襟翼内侧缘噪声谱和外侧缘噪声谱有明显的差异,在低频范围,襟翼侧缘噪声的指向性比较明显,但在高频范围,襟翼侧缘噪声没有明显的指向性。     

某型飞机起落架结构件气动噪声仿真与试验研究

起落架噪声是飞机着陆阶段噪声的主要组成部分。以某型飞机前起落架为研究对象,通过分离涡模拟方法对其支柱及扭力臂结构件简化模型的周围流场进行非定常计算,利用Fw—H方程积分法对各部件表面产生的声场进行求解,分析缓冲支柱及扭力臂结构件气动噪声的产生机制、声源特性。对该飞机起落架支柱及扭力臂结构件进行声学风洞试验,通过麦克风对噪声的测量获得结构件噪声频谱特性。仿真及试验结果均表明：支柱及扭力臂结构件气动噪声包含支柱和扭力臂引起的钝体扰流噪声和两者相对位置引起的干扰噪声,支柱噪声对总噪声的贡献大于扭力臂噪声,噪声辐射特性具有偶极子声源的辐射特性。     

飞机外部噪声预计系统在适航测试中的应用

为满足飞机适航噪声验证试验的需求,根据CCAR-36部中有关飞机适航噪声测试规定,归纳了适航噪声测试的根本目的,采用飞机外部噪声预计系统（AEPN）对某型号飞机发动机进行了外场噪声预计和分析,提出等效航迹和确定地面测试区域的工程方法,解决了如何准确和完整记录最大噪声10分贝降区域这一关键的适航噪声测试试验问题。     

增升装置多段翼型气动声学风洞实验研究

随着航空运输业的蓬勃发展,飞机的噪声污染受到越来越多的关注。在大型飞机起降阶段,增升装置作为主要的机体部件,其辐射出的噪声量级已经占据飞机总体噪声的很大一部分,是未来飞机能否进一步降低噪声达到适航标准的关键性因素。针对增升装置多段翼型30P30N的气动噪声问题进行实验研究,实验在北航D5气动声学风洞中开展,使用Kevlar布和穿孔板对实验段进行了气动声学改造,以满足透声不透气的气动声学实验要求。通过远场传声器和麦克风阵列测量得到30P30N模型的远场气动噪声特性和定位主要声源位置,引进小波变换的信号分析方法得到噪声的时频特性,全面揭示多段翼型的气动噪声产生机理。     

不同反射面对噪声源传播特性的影响

在半消声室内通过以球形声源为研究对象,模拟飞机发动机地面开车状态,分析不同的反射面作用下对噪声源的指向性以及声波在传播过程中的衰减特性的影响,通过比较分析各个测点处的总声压级和1／3倍频程谱,最终确定出了由于反射面的材料,几何形状及结构形式的不同,对声源的指向性以及声波在传播过程中的衰减特性有一定的影响。     

大型客机舱内声学设计方案综述(一)

噪声是飞机的固有特性,舱内噪声伴随着飞机从地面开车、起飞到降落的整个旅程,严重影响乘坐舒适性。由于降噪效果的局限性,如何在设计的初始阶段,就将声学设计融入到飞机设计中显得尤为重要,也是需要长期探索和研究的问题,正是基于上述因素提出大型客机舱内声学设计方案。     

飞机起落架气动噪声特性仿真与试验

 对某型飞机前起落架的气动噪声特性进行了数值仿真分析和声学风洞试验研究。在典型飞机着陆速度下,采用分离涡(DES)方法模拟起落架周围非定常湍流流场,通过涡声理论计算声源的强度和位置,并利用FW-H(Ffowcs-Williams/Hawkings)方程积分外推法求解出不同部件及其组合件产生的声场,分析其噪声的产生机制、频谱特性及远场指向特性,同时评估各部件对总噪声的贡献量。在声学风洞中对轮胎和轮叉组合件进行气动声学试验,借助麦克风测量获得了噪声的频谱特性。基于部件固体表面积分计算的仿真结果与试验结果在声学远场条件下吻合较好。仿真结果表明:起落架气动噪声是钝体绕流噪声和空腔噪声的叠加,呈现宽频噪声的特性。强度最大的声源主要分布在起落架各部件的固体表面;轮胎噪声对总噪声的贡献最大,其次是轮叉噪声,支柱噪声对总噪声贡献最小。各部件噪声和总噪声均具有偶极子声源的辐射特性。空间可穿透积分面计算的声压级结果比固体表面计算的声压级结果大5 dB左右。该研究结果为低噪声起落架设计提供了一定的参考。     

大型客机舱内声学设计方案综述（二）

数值模拟声学计算已广泛用于飞机舱内噪声的预计、声学结构的优化以及部件声学特性的评估,特别是在民机设计阶段。从数值模拟声学计算方面出发,介绍了有限元、边界元与统计能量分析这三大噪声工程分析方法,论述了试验测量与仿真计算结果的相互关系,结合民用飞机设计特点,对民用飞机的舱内声学设计方案加以阐述。     

运12飞机客舱降噪技术研究

运12飞机客舱降噪取得了14 dB(A)的降噪效果,初步成功地改善了该机客舱恶劣的噪声环境。本文概要介绍在运12飞机客舱降噪研究中所提出的综合降噪处理技术,主要包括附加蜂窝刚度夹层结构、安装动力吸振器、改进窗结构设计、更换门窗边条封闭状态等。04架试验机降噪处理前后舱内声压级测量结果的比较,表明了综合降噪处理技术具有良好的降噪效果,而增重只有运12飞机重量的0.8％。     

民用飞机客舱舱门啸叫问题研究

针对民用飞机客舱舱门啸叫的问题,提出一种适用解决该问题的方法。在对民用飞机客舱舱门啸叫机理研究的基础上,分析此啸叫机理种类。针对飞机外表面凹腔在高速飞行下产生凹腔啸叫噪声问题,以某型民用飞机客舱舱门为研究对象,建立了该种构型客舱舱门啸叫凹腔声共振模型,通过分析一个完整飞行循环客舱舱门区域噪声音频文件,得到客舱舱门啸叫的频率及声压级,根据飞行参数及凹腔声共振模型计算引起啸叫噪声的凹腔几何尺寸,与客舱舱门区域存在的凹腔尺寸逐一对比,确定导致啸叫噪声的凹腔。最后,根据啸叫凹腔的结构形式提出了一种客舱舱门啸叫问题处理方法。试验结果表明,所提的方法用于解决客舱舱门啸叫问题是可行的。     

大型民用运输机噪声航迹及其仿真研究

噪声是民机型号适航合格取证的一项重要指标,噪声航迹是噪声合格审定的重要环节。本文讨论大型客机噪声合格审定基准噪声航迹及其计算。首先明确当前噪声航迹的定义,接着提出一种满足当前适航条例的民用运输机噪声航迹计算模型,最后给出算例分析,并指出未来研究的方向。     

民机驾驶舱扬声器啸叫成因研究与抑制方法

民用飞机驾驶舱扬声器是一个电声换能器件,安装在飞机驾驶舱中,可将电信号转为声信号输出,并将声学功率辐射到驾驶舱。驾驶舱扬声器不仅能够为驾驶舱内的机组人员提供与客舱乘务人员以及塔台管制人员的通话语音,还能够提供飞行导航音、选呼音和告警音的发声。因此,驾驶舱扬声器是飞机上不可或缺的机载设备,为飞机的飞行安全提供了保障。驾驶舱扬声器产生的尖锐刺耳啸叫让人难以忍受,导致飞行机组无法听到其他声音,甚至无法使用语音通信系统,严重时会影响到飞行安全。指出驾驶舱扬声器"啸叫"的危害,分析啸叫的成因,并在此基础上探讨驾驶舱扬声器"啸叫"的抑制方法,为民机驾驶舱音频系统的防啸叫设计提供一定的参考依据。     

基于统计能量分析进行声学优化设计的技术研究

阐述了用统计能量分析方法进行声、振环境预计的研究机理,为利用统计能量分析方法进行飞机舱内声学优化设计提供了探索的思路;论述了统计能量分析方法在民机舱内噪声分析上的应用优势和局限性。以某型号飞机客舱段为实例,建立了统计能量声学模型及加载,通过选择不同的飞机客舱壁板材料,进行客舱环境的声压级预计并分析预计结果,从而确定舱内声学设计优化方案。     

Efficient prediction of ground noise from helicopters and parametric studies based on acoustic mapping

Based on the acoustic mapping, a prediction model for the ground noise radiated from an in-flight helicopter is established. For the enhancement of calculation efficiency, a high-efficiency second-level acoustic radiation model capable of taking the influence of atmosphere absorption on noise into account is first developed by the combination of the point-source idea and the rotor noise radiation characteristics. The comparison between the present model and the direct computation method of noise is done and the high efficiency of the model is validated. Rotor free-wake analysis method and Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) equation are applied to the aerodynamics and noise prediction in the present model. Secondly, a database of noise spheres with the characteristic parameters of advance ratio and tip-path-plane angle is established by the helicopter trim model together with a parametric modeling approach. Furthermore, based on acoustic mapping, a method of rapid simulation for the ground noise radiated from an in-flight helicopter is developed. The noise footprint for AH-1 rotor is then calculated and the influence of some parameters including advance ratio and flight path angle on ground noise is deeply analyzed using the developed model. The results suggest that with the increase of advance ratio and flight path angle, the peak noise levels on the ground first increase and then decrease, in the meantime, the maximum Sound Exposure Level (SEL) noise on the ground shifts toward the advancing side of rotor. Besides, through the analysis of the effects of longitudinal forces on miss-distance and rotor Blade-Vortex Interaction (BVI) noise in descent flight, some meaningful results for reducing the BVI noise on the ground are obtained.     

基于互相关技术的声波飞行时间测量系统的设计与实现

根据声学法测量温度场的需要，研制了基于互相关技术的声波飞行时间测量系统。文中阐述了声学测温原理，详细说明了该系统的设计与实现过程。利用该测量装置的软、硬件设计，能够较好地实现声波飞行时间的准确测量。实验结果表明该测量系统性能稳定，能满足声波飞行时间测量系统的要求。文中给出了声波飞行时间测量装置的系统框图和装置图。     

A Performance Measure for Evaluating Aircraft Landing Trajectories

A general performance index is developed for evaluating aircraft landing trajectories. The primary term in the index is the effect of noise on people residing near the air terminal. Other terms included are passenger comfort, fuel consumed, and the time spent in the near-terminal area. Models are developed for aircraft engine noise, passenger comfort, the population distribution about a specific airport, and the aircraft flight behavior. While this performance index may be used in computing optimal trajectories, it is also useful for comparing nonoptimal trajectories which, for one reason or another, may be worthy of consideration. Some examples of such comparisons are included through simulations of landing. The aircraft considered is a Boeing 737.