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2017年12月14日 星期四

丁酉(鸡)年十月廿七

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  飞机在起飞、飞行、着陆以及地面试车时产生的噪声。飞机噪声主要有推进器噪声、排气噪声、喷气噪声、风扇噪声和附面层压力起伏引起的噪声。它产生三方面的影响:①使机身产生声疲劳,影响飞机的使用寿命和飞行安全;②影响飞机上设备的正常工作和旅客的舒适和安全;③对机场地面工作区和机场附近的居民区造成噪声污染
  机场噪声是飞机噪声的汇合,它与飞机的类型和起飞着陆的次数有关,它的影响范围是飞行一定高度影响下所覆盖的广大面积,因此噪声污染区域的大小,又与机场的所在位置、距离城市的远近、飞机的起落方式和时间安排,以及机场内跑道的布置等有关。
  20世纪50年代以来,航空运输事业迅速发展,飞机的高速度化和载重量的增加,使得飞机的噪声愈来愈大。超声速飞机还能引起轰声。在飞机低空飞行时,轰声的N形波波阵面的影响范围内,能形成几公里带宽的飞行覆盖面。飞机噪声污染日益严重,在发达国家中已仅次于地面交通噪声污染。
  飞机噪声的特性 可以用噪声级、频谱、噪声分布和指向性来描述,一些民航飞机的噪声级见表1。

  噪声源的指向性对环境污染的影响很大。图1给出涡轮风扇发动机噪声源的指向性。图中可以看出噪声辐射的方向主要集中在飞机下面前方和后方。飞机起飞和着陆时,受噪声危害的范围主要在飞行下方沿跑道延伸扩展的区域,这对于跑道的取向设计十分重要。

  噪声评价参数 飞机和机场噪声有各种不同的评价参数(见表2)。评价单个飞机噪声用具有 A计权网络或 D计权网络的声级计测量,可以得到A声级或D声级,这是最早使用的评价参数。后来又根据飞机噪声特点的一组感觉曲线,采用感觉噪声级(PNL)。近年来,在飞机噪声方面更多采用的是有效感觉噪声级(EPNL),它的定义是:

飞机和机场噪声

式中t1为飞机噪声峰值到达时的起始时间;t2为飞机噪声峰值过后的终了时间。因此得出的 EPNdB数包含有主观感觉的干扰程度和时间的因数,常用作限制飞机噪声的单位。
  机场噪声采用的评价参数有噪声次数指数、噪声暴露预报、社会等效噪声级、统一噪声指数等。从表2给出的定义看,它们都考虑了机场飞机起落的次数、起落的时间等因素。其中 NEF还包括了不同方向跑道上不同型号飞机的影响,因此可以画出不同噪声影响下的等响曲线图,预测噪声暴露情况。通常NEF20时无干扰;NEF20~30对居住区的社会活动可能有干扰;NEF 30~40对家庭生活也有干扰;超过NEF40则干扰范围更大。
  飞机噪声的测量 根据国际民用航空组织的规定,测量飞机噪声采用三点测量法,测点位置如图2。

  飞机噪声的控制 为了控制飞机噪声,一些国家制定新型飞机噪声检测规则和限制标准,规定新飞机必须经过检证试验。飞机噪声的最大容许EPNL值见表3。但控制飞机噪声的根本途径是发展低噪声飞机。例如降低喷气速度能有效地降低喷气飞机噪声。用50年代开始发展起来的涡轮风扇飞机替代涡轮喷气飞机,大约可以降低噪声10分贝以上。目前,主要是通过改进喷气发动机,对排气管道进行声学处理和改变空气动力流的几何形状等办法来降低飞机发动机的噪声。降低飞机噪声还可采用下列措施:

  ①改变着陆步骤:飞机着陆时,噪声主要来自涡轮、风扇等,其特征是连续噪声加上单频啸声。现在飞机着陆通常是沿着斜度为2.5°~3°的直线下降。为了减少噪声印迹,可使飞机先沿着6°斜线下降,到达200米高度时再改用3°斜线下降。
  ②降低起飞时的发动机功率:飞机起飞时的噪声主要是喷气噪声,降低这种噪声的方法是在离地面后降低发动机的功率,使飞机只能维持一个固定的飞行速度和最佳上升角度,直到450米高度为止。
  ③改进风扇:涡轮风扇飞机一般采用双层风扇,转子前面各有导向叶片以组成定子。增加定子和转子之间的距离,降低转子叶片尖端的线速度都可以使噪声降低。目前倾向于用单层风扇,并且取消导向叶片,加大涵道比。

  ④静化机舱:在飞机的发动机舱内进行吸声处理,同时使用吸声材料和吸声结构处理进气和排气管道。通常使用的吸声结构主要有单层或双层穿孔板,空腔用蜂窝板隔断。
  参考书目
 Frederick A. White,Our Acoustic Environment,John Wiley & Sons,New York,1975.

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更新时间 : 2009-05-08

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