衆所周知，超聲速客機“協和号”因為音爆、起飛噪聲太大等因素，最終退出了市場。據估算，一架在16000米高空以兩倍聲速飛行的“協和号”客機産生的壓強高達100帕，換算成聲強，大約為133分貝，這大概是處于重金屬搖滾音樂會的大音箱旁邊的感受。

那麼，如何才能設計出一架安靜且令人舒适的飛機。飛機的噪聲設計是個系統工程，目前航空工業一飛院的設計師們大膽采用新的材料、裝飾及更改構型，使得某型飛機的降噪工作取得了良好的效果。同時，他們正在努力突破技術壁壘，在型号研制中實現噪聲正向設計與控制。也許在不遠的将來，他們設計的飛機就會擁有内部噪聲地圖及飛行噪聲地圖，這些地圖所涵蓋的信息不僅包括聲音的強度與頻率分布，還會做出提示：尊敬的乘客您好，在起飛階段，您的乘坐舒适度等級為幾級……

開展飛機噪聲設計的原因及基本原則

人體對于聲音的耐受度是有限制的，且人在不同聲壓級的環境中允許待的時長也是不一樣的。當噪聲在130～140分貝時，人的聽力就會受損，超過150分貝時就有可能瞬間緻聾。飛機噪聲一般可分為内部噪聲和外部噪聲兩大類，外部噪聲主要指的是發動機噪聲和湍流邊界層噪聲，而内部噪聲則主要有環控噪聲和設備噪聲。

早期的飛機設計并未考慮噪聲問題，後來發現噪音不僅影響飛行員和乘客的身體健康，常常使得人産生疲勞、心跳加快、血壓升高等不舒适現象，而且還會因為噪聲使得飛機内部的設備儀器發生失穩和靈敏度降低等問題。

據有關報道稱，高鐵列車在時速300千米時，火車内噪聲水平不超過66分貝。飛機一般巡航時速大約為1000千米，僅按照“空氣動力引起的機體噪聲大約正比于運行速度的7次方”的關系來推算，飛機的噪聲就已經遠遠和高鐵不在一個量級，更何況還有需要更大推力的發動機噪音等。而實際上，空客A380飛機頭等艙的噪聲水平，其官方顯示為67分貝，機尾為75分貝。和高鐵比起來，包括該飛機在内的不少民用飛機的噪聲已經取得很好的控制。

事物都有兩面性，太安靜也是個問題。阿聯酋航空的機長曾抱怨飛行中的空客A380實在太安靜，身處機組休息區，他可以聽到客艙嬰兒的啼哭聲、大人的鼾聲和沖水馬桶的聲音，不甚其擾。其實，人類對噪聲的敏感程度不僅與噪聲的大小有關，還與噪聲發生的頻率有關，換句話說，就是與飛機的背景噪聲相比，人們更容易受到說話聲、關門聲、鼾聲、哭聲這種人為噪音的影響。因此，波音公司設計飛機時緻力于把背景噪聲控制在合适的水平，并将這些人為噪聲“過濾”掉。

可見，噪聲設計并不是簡單地不斷降噪，而是控制噪聲分布，并使人處于相對舒适的環境，聲壓級的控制及聲音的頻率分布都是設計的要點。對噪聲源采用改變結構構型等方法進行抑制，在傳播過程中則需要采取相關措施，改變聲音的指向性及聲音強度。

氣動噪聲的控制與設計

據統計，對于噴氣式飛機，當氣流速度到達高亞聲速時，機身外部的TBL（湍流邊界層）激勵水平高達107分貝。在飛機設計時，如果在設計初期就考慮噪聲控制，比如增升裝置通過改變表面形狀來改變流場的流動特性，就是很好的方法。據了解，某型民機對縫翼凹面進行了填充，同時引入了聲襯技術，做到了多管齊下。

針對發動機噪聲，增大涵道比，降低風扇轉速，優化設計風扇翼型等都可以有效降低風扇噪聲和噴流噪聲。波音777則采用了“碎蛋殼”鋸齒邊設計降低噴流噪聲。NASA稱，發動機噴管V形罩的使用将外部噪聲降低了2分貝，座艙噪聲降低多達6分貝。而采用複合材料降低機體重量，則可以使得發動機推力更加有效，從某種程度上說，這種方法既能實現更高的油耗比，提升其經濟性，也能間接降噪。

通過采用多孔蜂窩結構，使聲音在内部進行反複摩擦增加阻尼，從而達到能量耗散的目的，也是降低噪聲的有效手段。目前大型客機基本采用這一方法。

艙内噪聲來源及控制方法

飛機的艙内噪音主要受動力系統噪聲、機體噪聲和艙内其他系統噪聲影響。

動力系統的噪聲主要取決于選擇的發動機類型。發動機及輔助動力裝置因其高速轉動及氣流壓縮、燃燒等産生的噪聲是飛機的主要聲源之一，當然還有尾噴氣流産生的聲噪。如果是螺旋槳飛機，則還有螺旋槳噪聲，通常稱之為諧頻噪聲。當槳葉旋轉速度很高，尖端達到跨聲速和超聲速時，這種噪聲尤為顯著。其次是機體噪聲，當機身細長體及機翼等結構件穿越氣流時，會因為氣體壓縮而産生越過結構表面的氣動噪聲，在專業上通常稱為湍流噪聲或者附面層噪聲。另外還有其他的噪聲來源，如系統部件的風扇旋轉噪聲、管道噪聲，因密封問題産生的噪聲等。

通常降噪的方法主要有三種，第一種是對聲源進行控制，比如改善轉子葉片的構型等。第二種是從傳播路徑進行控制，“切斷”或者“改變”聲音的傳播途徑，比如增加厚吸聲層隔聲層，在靠近螺旋槳區域的機身結構，增設高密度的聲襯材料和隔聲層,好比在人員和聲源之間增加了一層屏障。第三種則是在人耳接收處進行防護，比如增加降噪耳機等。在聲源及聲音受衆已經确定的情況下，上述第二種為目前常用的降噪方法，但是這樣做會大幅增加了飛機的重量，在能源緊缺及環保并重的時代，增加重量則意味着更大的耗油量和經濟性損失。

此外，需要說明的是，第二種和第三種方法基本上是屬于被動降噪，主動降噪則需要在設計初期就介入聲音設計程序，了解聲源的頻譜分布及聲波長度等，然後再制定相應的方案，比如引入螺旋槳相位同步控制技術等。

飛機噪聲設計發展趨勢

1971年，國際民航組織（ICAO）通過了飛機噪聲标準及推薦實施辦法，這是最早的關于飛機噪聲的設計标準。2018年1月1日，美國聯邦航空管理局（FAA）對新提交适航審查的飛機采用新的噪聲标準，要求新設計的亞聲速飛機噪音降低7分貝。而我國目前民用飛機的設計，則主要參考CCAR 36部。

截至目前，二代渦輪風扇發動機噪聲已經比20世紀60年代的渦輪噴氣發動機降低了約20分貝。歐盟更是提出來，到2020年，飛機要實現的十大環境目标，噪聲占其中兩項：飛機噪聲要降低到2000年噪聲水平的一半；2020年徹底消除機場周邊的噪聲擾民。

随着技術的進步，主動噪聲控制在飛機設計中取得了長足進展，有源噪聲控制技術在飛機上的應用取得了突破。如英國的Ultra Electronics公司的有源噪聲控制系統已經在薩博2000和沖8 Q400飛機上安裝了800多套。波音公司更進一步提出“流動牆紙”半主動控制概念，即利用微工藝在很薄的紙闆上設計流體自适應放大器。而發動機短艙的有源噪聲控制研究已經進入實用化階段。羅羅公司的發動機設計初期考慮噪聲控制技術時，不僅僅采用了吸音闆裝置，更是通過改變聲音走向“囚禁”聲音，以達到降噪的效果，通過對葉片的構型設計修正以便降低尖端産生的超聲速旋轉噪音。

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