做一架安静的大飞机——从控制发动机噪声开始

2003年10月24日，世界知名的超音速客机——协和飞机执行了最后一次飞行，黯然退出市场，主要原因是音爆和起飞噪声太大。据估算，一架在16000米高空以两倍声速飞行的“协和号”客机产生的声强级大约为133分贝，这相当于在耳边步枪射击。由于担心扰民问题，美国航空管理局（FDA)禁止任何横越北美大陆的超音速商业飞行。这几乎判了“协和号”死刑。

对于一架安静且令人舒适的飞机而言，降噪是其设计环节的重中之重，今天小编就带你了解一下，如何控制飞机的噪声。

通常，喷流噪声和风扇噪声是涡扇发动机最主要的噪声源。

喷流噪声与喷流速度的8次方成正比，因此喷流速度越高，喷流噪声就越强烈。早期的涡扇发动机最强烈的噪声源就是喷流噪声。近现代以来，发动机喷流噪声的降低就是通过不断的提高发动机的直径，来不断实现喷流速度的降低。控制发动机喷流噪声的另一种方法是使用波纹喷口。波纹喷口通过增大喷气气流与大气的接触面积增强了气流的混合，从而降低喷流噪声。然而波纹喷口不可避免的带来了若干发动机性能方面的损失，目前仅有数种发动机采用了波纹喷口降低喷流噪声。

罗罗遄达800发动机的波纹喷口

降低风扇噪声的最主要方法则是消声短舱声衬。图3显示了近50年间飞机有效感觉噪声级的下降与消声短舱的作用。

近50年间飞机有效感觉噪声级的下降与消声短舱的作用

目前民用涡扇飞机在该位置普遍安装有声衬。近50年发动机技术的快速发展一直均伴随着短舱声衬技术的发展与进步。尤其是自1970年以来大涵道比发动机的发展，以及80年代后一代接一代消声短舱的问世，大幅降低了飞机噪声的辐射。可以说，短舱声衬技术是降低发动机噪声性价比最高、改变发动机工作条件最小的一项技术。国内外均投入了大量的研究力量持续进行改进。

目前，几乎全部民用涡扇发动机都装配有消声短舱和专门设计的声衬。虽然结构形式不尽相同，但随着设计制造年代的推进大体呈现出“消声频带越来越宽、结构重量越来越轻、同时加工维护成本越来越低”的规律。

消声短舱作为控制发动机噪声的最主要部件，其降噪性能是发动机乃至飞机的关键性能指标。强度所以消声短舱为研究对象，与飞机/发动机设计方一起，在短舱声衬的设计、制造与试验技术方面开展了大量的研究工作，使中国的航空发动机更加安静。