民用飛機(jī)艙內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)及控制方法綜述

陳玲　夏語(yǔ)

【摘 要】對(duì)民用飛機(jī)艙內(nèi)噪聲源進(jìn)行闡述，列舉了國(guó)際上飛機(jī)艙內(nèi)噪聲的限制和要求，最后對(duì)民用飛機(jī)艙內(nèi)噪聲的控制及設(shè)計(jì)提出建議。

【關(guān)鍵詞】艙內(nèi)噪聲；設(shè)計(jì)；噪聲控制

1 飛機(jī)艙內(nèi)噪聲

飛機(jī)座艙的噪聲性能分析設(shè)計(jì)歷來(lái)都是制造商和科研人員非常重視的問(wèn)題。尤其是隨著乘客對(duì)舒適性的要求日益提高，以及商用飛機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，對(duì)座艙內(nèi)部聲環(huán)境的要求也與日俱增，不僅要滿足適航性，還應(yīng)當(dāng)盡可能地降低噪聲，提高聲質(zhì)量，以改善乘客和工作人員的舒適度，增強(qiáng)機(jī)型的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

飛機(jī)艙內(nèi)噪聲系指飛機(jī)客艙、駕駛艙、服務(wù)艙（如廚房）等處的噪聲，它直接影響機(jī)組人員的工作效率和乘員的舒適性，對(duì)航空公司的商業(yè)信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。為此，需努力采取各種隔聲、吸聲和消聲措施，改善飛機(jī)各聲源的相對(duì)布局，降低艙內(nèi)噪聲級(jí)，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。因此，在設(shè)計(jì)階段對(duì)艙室噪聲進(jìn)行分析，有利于指導(dǎo)艙室聲學(xué)設(shè)計(jì)。

2 主要噪聲源[1]

飛機(jī)噪聲主要是由高速流動(dòng)的氣流及對(duì)處于高速氣流中物體的繞流和相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的結(jié)果。飛機(jī)噪聲的噪聲源主要可分為動(dòng)力裝置噪聲、輔助動(dòng)力裝置噪聲、有關(guān)的航空器系統(tǒng)噪聲、機(jī)體空氣動(dòng)力學(xué)噪聲、飛機(jī)巡航飛行的近場(chǎng)噪聲、聲爆和大型航空試驗(yàn)設(shè)施的工作噪聲等。

2.1 動(dòng)力裝置噪聲

動(dòng)力裝置噪聲是航空噪聲中最重要的噪聲源，包含有發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、螺旋槳噪聲和反推力裝置噪聲等，其中以前兩者的噪聲在動(dòng)力裝置噪聲中所占比重較大。

2.2 輔助動(dòng)力裝置噪聲

輔助動(dòng)力裝置工作過(guò)程產(chǎn)生的噪聲級(jí)，比主發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲級(jí)低，但與飛機(jī)的其他噪聲相比，聲級(jí)還是較高，成為影響飛機(jī)艙內(nèi)聲學(xué)環(huán)境和艙外停機(jī)坪工作環(huán)境的重要噪聲源。

2.3 系統(tǒng)噪聲

有關(guān)的航空器系統(tǒng)，指影響航空器艙內(nèi)聲學(xué)環(huán)境的有關(guān)系統(tǒng)，如環(huán)境控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)工作時(shí)，高速氣流的流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲，影響了飛機(jī)艙內(nèi)聲學(xué)環(huán)境，影響到飛機(jī)的舒適性、可靠性和安全性。

2.4 機(jī)體噪聲

當(dāng)飛機(jī)高速飛行時(shí)，空氣流圍繞飛機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼、尾翼、操縱舵而和起落架裝置等流動(dòng)，產(chǎn)生邊界層，速度越高，邊界層轉(zhuǎn)和分離現(xiàn)象越大，產(chǎn)生的噪聲聲極也越高，不亞于飛機(jī)巡航飛行時(shí)動(dòng)力裝置產(chǎn)生的噪聲級(jí)。

3 飛機(jī)艙內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)限度值

目前還沒(méi)有公認(rèn)的限制飛機(jī)艙內(nèi)噪聲的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但許多國(guó)家和地區(qū)制定并實(shí)行了本國(guó)本地區(qū)的艙內(nèi)噪聲標(biāo)準(zhǔn)[2]。世界各國(guó)對(duì)飛機(jī)在巡航過(guò)程中的艙內(nèi)噪聲設(shè)計(jì)限度值進(jìn)行了規(guī)定。

1）美國(guó)軍用規(guī)范艙內(nèi)聲壓級(jí)標(biāo)準(zhǔn)MIL-S-08806B，規(guī)定在沒(méi)有保護(hù)的條件下在乘客位置上的聲壓級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)民用飛機(jī)絕大部分低于此標(biāo)準(zhǔn)。表1為波音767飛機(jī)在10668m高空，以馬赫數(shù)0.8作巡航飛行時(shí)的艙內(nèi)噪聲限度值。

2）前蘇聯(lián)和前經(jīng)互會(huì)組織，1981年起實(shí)行的標(biāo)準(zhǔn)為TOCT-81《民航飛機(jī)與直升機(jī)，客艙與乘務(wù)員艙內(nèi)允許的噪聲水平與噪聲測(cè)量方法》，該組織規(guī)定飛機(jī)在巡航飛行時(shí)，艙內(nèi)聲壓級(jí)不允許超過(guò)表1所列的值。

3）英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局（RAE）和英國(guó)-歐洲航空標(biāo)準(zhǔn)，飛機(jī)艙內(nèi)的A計(jì)權(quán)聲級(jí)在短時(shí)間內(nèi)，可以允許到達(dá)100dB，但在較長(zhǎng)的時(shí)間下，一般應(yīng)低于90dB。特別在長(zhǎng)時(shí)間的巡航飛行時(shí)，對(duì)大中型客機(jī)的艙內(nèi)噪聲級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一般應(yīng)在80dB左右，對(duì)小型飛機(jī)，因巡航時(shí)間較短，大多數(shù)可允許在85dB左右。

我國(guó)對(duì)艙內(nèi)噪聲沒(méi)有公開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)國(guó)內(nèi)民用航空的發(fā)展現(xiàn)狀以及世界上的同等機(jī)型的艙內(nèi)噪聲水平，國(guó)內(nèi)民機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)一般為客艙噪聲值平均在80dBA，客艙后部噪聲最大不超過(guò)85dBA。

4 艙內(nèi)噪聲控制方法

4.1 降低飛機(jī)噪聲的主要途徑

1）制定飛機(jī)噪聲標(biāo)準(zhǔn)，在綜合考慮的基礎(chǔ)上，提出合理的、嚴(yán)格的噪聲控制指標(biāo)和噪聲控制設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2）充分重視降低飛機(jī)各噪聲源的噪聲控制工作，尤其是要從動(dòng)力裝置降噪著手，重視動(dòng)力裝置各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方而的更改和聲學(xué)方而的改進(jìn)。

3）重視飛機(jī)設(shè)計(jì)的氣動(dòng)布局工作對(duì)噪聲的影響，合理地進(jìn)行布局設(shè)計(jì)工作、合理地進(jìn)行飛機(jī)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。從聲的傳播特性著手，重視機(jī)身的布置設(shè)計(jì)有效降低飛機(jī)的噪聲。

4）針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)，盡量采用等推力、低噪聲的動(dòng)力裝置（主要是發(fā)動(dòng)機(jī)）替換原先噪聲高的動(dòng)力裝置。在過(guò)去的20間，致力于發(fā)動(dòng)機(jī)降噪的美國(guó)航空界，單是換裝低噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)，就使某些機(jī)型的邊線噪聲級(jí)，從有效感覺(jué)噪聲級(jí)110dB，降低到90dB。下面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲控制技術(shù)重點(diǎn)闡述。

4.2發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲控制技術(shù)

1）用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)換裝渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。用同等推力級(jí)的高涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)換裝低涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，將使飛機(jī)噪聲降低很多。

2）降低渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)主要噪聲源-風(fēng)扇噪聲，主要技術(shù)有：取消風(fēng)扇進(jìn)口導(dǎo)流葉片；降低風(fēng)扇葉片的葉尖速度；優(yōu)選風(fēng)扇葉片與出口導(dǎo)流葉片的數(shù)目；適當(dāng)增加風(fēng)扇葉片與出口導(dǎo)流葉片之間的距離；改善風(fēng)扇葉片前緣的外形；增加風(fēng)扇葉片的寬度和調(diào)整風(fēng)扇出口導(dǎo)流葉片的安裝角等。

3）降低噴氣射流速度，對(duì)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，采用排氣噴流混合器和噴管消聲器。對(duì)短艙進(jìn)行聲學(xué)處理，在進(jìn)氣道、內(nèi)外涵道的排氣道壁上敷設(shè)吸聲襯套，多段鋪設(shè)不同類型的吸聲襯層，可減少進(jìn)排氣噪聲。

5 艙內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)

飛機(jī)艙內(nèi)噪聲控制的目的是保證飛機(jī)機(jī)組人員與旅客機(jī)的舒適性，艙內(nèi)聲學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)要求遵循下列原則[2]。

1）設(shè)計(jì)良好的隔聲壁板和隔聲結(jié)構(gòu)，一般先進(jìn)行對(duì)不同結(jié)構(gòu)隔聲性能的理論預(yù)測(cè)，然后實(shí)驗(yàn)測(cè)試，作系統(tǒng)比較，優(yōu)選出相對(duì)性能良好的隔聲壁板結(jié)構(gòu)。

2）艙內(nèi)生活設(shè)施、裝飾材料、裝飾結(jié)構(gòu)等必須選用有良好的吸聲、隔聲性能，又能滿足適航規(guī)章要求（如防火、阻燃、無(wú)毒、無(wú)嚴(yán)重氣味和重量輕等）的材料。

【參考文獻(xiàn)】

[1]飛機(jī)設(shè)計(jì)手機(jī)5[M].航空工業(yè)出版，2001.

[2]雷世豪，姜子茂.飛機(jī)座艙環(huán)境聲學(xué)設(shè)計(jì)原則[J].航空學(xué)報(bào)，1994.

[3]王建明，柴家振，雷世豪.民機(jī)艙內(nèi)噪聲控制技術(shù)分析及理論預(yù)估[J].民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究，1995.

[責(zé)任編輯：鄧麗麗]