德国首次联合在地面和空中同步测量涡桨飞机噪声

中国航空 讯：10月26日，德国宇航中心（DLR）和慕尼黑通用航空公司（GE）首次成功地同步测量了涡桨飞机在地面和空中的噪声。这将获取飞机产生噪声的部位和噪声的类型。

航空业越来越重视绿色环保，正在努力减少对环境的影响，包括碳排放和噪音污染。尽管飞机噪声不是最显著的影响因素，但其是航空对环境影响的因素之一，降低飞机噪声的需要从未受到如此关注。目前，涡桨飞机仍然是最有效的空中旅行方式之一，但普遍认为它们的噪音仍然很大。

FusionProp项目概况

涡桨飞机噪声试验属于FusionProp项目的研究部分。该项目由慕尼黑GE公司高级工程师大卫·贾奇负责，为期三年半，于2018年4月在德国联邦航空研究计划（LuFo）下启动，得到德国经济事务和能源部的支持。DLR在飞行测试和噪声测量方面拥有丰富的经验和独特的能力，通过慕尼黑GE与DLR等几个研究机构的合作，该项目推进了涡轮螺旋桨声学技术的发展。来自三个地点的4个DLR研究所和设施参与了FusionProp项目：布伦瑞克和哥廷根的空气动力学和流动技术研究所、布伦瑞克的飞行实验设施和柏林的推进技术研究所。

LuFo计划1995年启动，2007~2017年计划总投入10亿欧元，在德国民用飞机发展中发挥了重要作用，目前市场上的许多技术都是该计划的成果。自1995年以来，联邦政府一直在用LuFo促进工业、中小企业、大型研究机构和大学在航空各个领域的联合项目。该计划目前获得2020年约1.72亿欧元的资助。此外，联邦政府的能源和气候基金每年提供1500万欧元，直接用于开发新型、电动和电动混合动力驱动类型。这使LuFo成为联邦政府最重要的，针对特定行业的研究计划之一，明确致力于气候保护。LuFo计划通过提高资助比例和提供专项补贴，激励大企业委托中小企业承担子任务。

涡桨飞机噪声试验进展

螺旋桨驱动飞机的主要噪声源是螺旋桨，其次是机身和发动机产生的噪声。螺旋桨噪声是由其特殊的气动特性引起的，是螺旋桨叶片与周围空气相对运动的结果。需要特别指出的是，螺旋桨噪声由音调分量和宽带分量组成，音调分量最有可能被感知为对人耳的干扰，其原因一是叶片运动引起的空气位移（厚度噪声），二是在空气中运动的叶片周围的压力场（加载噪声），三是由于与周围结构的气动相互作用而导致叶片上载荷的不稳定周期变化。另一方面，宽带噪声是由于叶片边界层中的湍流以及叶片与空气中湍流的相互作用而产生的。

FusionProp项目在开展噪声测试过程中遵循两个主要研究途径: 一个是执行两次飞行测试活动的试验，一个是验证涡轮螺旋桨发动机噪声预测方法的数值试验。慕尼黑GE首席工程师洛伦茨·德拉克表示，影响螺旋桨产生的噪声的参数是转速(叶片旋转越快，产生的噪声就越大)、飞行速度、所需的推力以及叶片气动设计细节。在实际飞行条件下，螺旋桨产生的噪声由于飞机姿态、湍流、阵风以及发动机与飞机内部集成而变得更加复杂。飞行测试有助于研究人员了解安装螺旋桨所产生噪音的复杂性，并有助于优化模型。

去年夏天，作为FusionProp项目的一部分，研究团队开展了两次飞行试验。这两次测试都代表了一系列典型的飞行条件，包括起飞、爬升、巡航和着陆进近。除了两架飞机（DLR的DO 228和加拿大德哈维兰公司的冲8-400飞机）上和内部安装了仪器外，还在德国萨克森-安哈尔特州的马格德堡Cochstedt机场的地面上安装了200多个拾音器，在那里进行了所有的飞越测试。在地面进行噪声测量，目的是改进机场周围地区的噪声预测方法，并利用DLR的大型拾音器阵列实现噪声源定位。在许多飞行中，对50多个测试点进行了调查，这些测试点都是在拾音器上方的立交桥上进行的，高度取决于飞行条件。

研究团队首次使用安装在DLR的DO 228飞机机身上的话筒阵列和地面上的两个话筒阵列进行同步噪声测量。机身阵列和地面阵列是DLR 开发的，目标是定位噪声源。DLR空气动力学和流动技术研究所的卡斯滕·斯佩尔表示，这是他们第一次能够将到达地面的噪声与飞机上的噪声源联系起来。

噪声试验的意义

准确预测各种装置噪声等级的能力对于未来下一代涡轮螺旋桨平台非常重要。道蒂螺旋桨公司的产品战略和新技术负责人吉米·巴纳德表示，随着混合动力和全电力推进方案在行业中的不断出现，作为主要噪声源的螺旋桨将受到更多关注。多年来，道蒂螺旋桨公司一直致力于开发新技术，以确保特定应用产生尽可能低的噪声。

巴纳德补充道，FusionProp项目利用了一系列相关项目的研究成果，这些项目对技术和工具进行飞行试验评估，以便为验证先进的螺旋桨噪声预测方法提供平台。DLR项目经理阿恩·斯特尔默表示，对于某些飞行条件和现代螺旋桨配置，安装效果在螺旋桨产生的噪音中起着重要作用。评估和使用测量数据有助于使未来的飞机更加安静。例如，在计算机模拟中，研究人员可以检查螺旋桨相对于机翼的位置对噪声的影响。

目前，DLR和GE正在评估测试期间获得的大量数据。