民机机体噪声及其降噪研究.pdf

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAstrOnauticaSinicaFeb．252015VoI．36NO．2406．421ISSN1000一6893CN11-1929／VhttD：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cnDOl：10．7527／S1000一6893．2014．0008民机机体噪声及其降噪研究朱自强*，兰世隆北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191摘要：分析了机体噪声源的主要机理及其基本性质。机体噪声由绕起落架装置和高升力系统的流动引起的压强脉动

2、产生。起落架和前缘缝翼产生的基本上是宽频噪声，它们和襟翼的宽频噪声的强度分别随速度的6次方、4．5次方和5次方变化。实际飞行中还应注意存在的“寄生”噪声。此外，较为详尽地讨论了包括QTDII、RAIN、SILENCE(R)和TIMPAN等降噪措施在内的研究项目及其可获得的效果，还讨论了噪声的计算方法，介绍了国外航空界提出的未来民机需降噪的目标，表明民机设计面临降噪的巨大挑战。关键词：民机；机体噪声；降噪措施；未来降噪目标；起落架；增升增置中图分类号：V211．3文献标识码：A文章编号：1000一6893(2

3、015)02一0406—16未来民机设计除需满足常规的不断减少油耗、降低成本、提高性能等要求外，还将面临实现绿色航空的巨大挑战[1]。空中旅行对环境的主要影响为：①机场周边的噪声；②机场周边的空气质量(发动机排污)；③高空的空气质量和对气候的影响。从公众关注度考虑，首先应解决噪声问题[2]，因而国际民用航空组织(ICAO)章程中对噪声的适航标准在不断提高。飞机噪声包括发动机噪声和机体噪声。当代民机广泛采用的大涵道比涡扇发动机引起的喷流噪声已降低到与风扇噪声相当的量级，随涵道比进一步增大甚至可能降得更低，具体

4、可参考文献[3]。文献[4]深入讨论了发动机产生的噪声及其抑制问题。机体噪声是由飞机各部件绕流引起的压强脉动产生的，特别是在起飞和进场中，启动各种增升装置和放下起落架等非流线形物体时会产生强烈的机体噪声。文献[5]综述了流动和噪声的协调控制。当前飞机起飞时主要是发动机风扇和喷流噪声，进场时还有较强的机体噪声[6-7]，巡航飞行时发动机噪声始终占主导地位。随着发动机噪声的进一步减小，进场条件下机体噪声有可能成为主要噪声∞]。本文主要讨论有关机体噪声的问题。1机体噪声的主要机理引起机体噪声的主要部件为：①起落架

5、；②增升装置，即缝翼、襟翼及缝翼的侧缘、襟翼及缝翼的滑轨等；③各部件绕流的相互作用凹]。飞机种类不同，这些部件对机体噪声的影响也不相同，如单通道干线机和支线机高升力装置以及起落架引起的噪声强度非常接近，而宽体机的起落架噪声则占机体噪声的主要部分。飞机实际飞行或在高保真度的部件风洞试验中还存在着“寄生”噪声，即绕部件上的孑L盖和销钉孑L等处的非定常流诱生出的噪声，图1为起落架上开口钉孑L所诱生的单音噪声[8]，图中SPL为声压级水平，图2[8]为高升力装置上的孔穴所诱生的宽带“寄生”噪声。由于在一般的风洞模型

6、试验或估算时都无法准确地模拟这些噪声，因此将试收稿日期：2们4—02-28；退修日期：2014-05—05；录用日期：2014．05．07；网络出版时间：2014．05．0708：56网络出版地址：wwwcnkinet／kcms／detail／11．1929．V．20140507．0856．001．html*通讯作者．Tel．：010—82314186E—mail：zhuzq@buaa．edu．cn翻用格武；ZhuZQ．LansL．studyo{alrframe∞iSeana

7、lsredudlonforco

8、mmercialalrcra艇J]．ActaAeronauticaetAstronauticas{nica，2015．36(2)：406-421．朱自强。兰世隆．民机机体噪声及其降噪研究￡J]．航空学报．2015。36(2)：406．421．朱自强等：民机机体噪声及其降噪研究验值和计算值与实际飞行的测量值作比较时要特别考虑它们的存在，有时这些噪声也可能会很大。100∞80翌J山∽6040Tonesor画natefbm门owexcltedresOnanceslndifferenlDillholesO050l5

9、20253OFrequency／kHz图1起落架上开口钉孑L所诱生的单音噪声⋯Fig．1Flow—inducedtonenoisefromopenpinholesinlandinggearstructures[8]1010OFrequency／kHza1Stat—Irackcut-Outs【J【UUI?rcqLlcncjjkllz(b)FlapedgecaVny图2高升力装置上诱生的宽带噪声‘8]Fig．2Par