航空發(fā)動機燃燒室噪聲識別方法

楊晨 中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動機有限責任公司

對于民用發(fā)動機來講，其飛行噪音的主要來源是發(fā)動機，尤其是當飛機處于較低功率的時候，發(fā)動機燃燒室產生的噪聲非常大，對人們有著很嚴重的影響。發(fā)動機的燃燒室可以分成主燃區(qū)和混合區(qū)，為了保證主燃區(qū)和混合區(qū)的與空氣能夠充分的接觸，其需要進行強烈的氣流交換，這樣就會引起發(fā)動機燃燒室產生巨大的噪聲。對于航空發(fā)動機燃燒室噪聲識別能夠在一定程度上幫助人們去解決噪聲問題，因此對其的研究非常有意義。

一、航空發(fā)動機燃燒室噪聲識別發(fā)展現(xiàn)狀

在國外，其對于航空發(fā)動機燃燒室噪聲識別方法的研究開展較早，因此已經(jīng)有著較多的成果，對于很多方面噪聲傳播和分布規(guī)律已經(jīng)能夠較好的掌握。近年來，隨著人們對于飛機噪聲的要求不斷增高，我國也展開了關于航空發(fā)動機噪聲識別方法的研究，但是在燃燒室噪聲識別方面，其研究相對較為困難，因此取得的成果較為有限，因此在這個方面人們還有著很大的研究空間。

二、燃燒室噪聲識別方法

（一）傳統(tǒng)識別方法

在相對較早的時候，人們已經(jīng)開始對燃燒室的噪聲識別有了一定的研究，但是由于當時技術的原因，其識別技術相對較低，并且識別的精確度也不高，也是最早的一批噪聲識別方法。傳統(tǒng)的方法并不需要一些先進的設備，測量的步驟也非常的簡單，其主要是用來對整個發(fā)動機的噪聲進行識別，雖然在局部也能夠進行一定的識別，但是卻不能夠很好的表示是是哪一部分，再加上燃燒室的噪聲特性較為復雜，因此傳統(tǒng)的方法僅僅適用于獲取大致的聲源部位，不能夠用來進行精確的識別。傳統(tǒng)的識別法主要有著以下幾種：分布運轉法；分別覆蓋法和近場測量法三種。首先，分布運轉法能夠對需要識別的噪聲發(fā)出部分進行分離，讓其單獨的進行運轉，從而直接去測量單一的噪聲特性。這種方法能夠較好的對單一的噪聲進行研究，但是需要對部件進行拆卸，這樣就會帶來較大的麻煩，甚至對部件的使用造成影響。然后，分別覆蓋法的優(yōu)點是不需要改變部件運行的狀態(tài)，其采用特殊的隔音材料將不需要識別的部位進行覆蓋，這樣來測定剩余的部位噪聲的特性。利用這個方法應當要注意使用的隔音材料應當要較好，能夠充分的降低覆蓋部位所產生的噪聲，這樣才能夠更好的測出所測部位的噪聲特點。最后，進場測量法是利用聲級計在部件表面進行掃描，根據(jù)聲級計來確定噪聲源的部位。

（二）波束形成法

波束形成法是一種較為先進的噪聲識別方法，其能夠實現(xiàn)聲源的可視性。通過構建一個陣列來對發(fā)動機周圍的噪聲進行測量，利用計算機推算出這些噪聲起源點，最后將得到的信息利用圖像表示出來，根據(jù)陣列的不同分別能夠構建出一維、二維和三維的聲場。波束形成法的關鍵就是在于對于陣列的構建和對其求解，這樣才能夠將得到的聲壓信號轉化成為聲源點，進而構建出一定維度的聲場?？梢哉f，聲源重構算法能夠決定著能夠準確的識別出噪聲源。從目前來看，可視化的識別方法主要有著三種，其中波束形成法由于具有著很大優(yōu)點被人們廣泛應用。波束形成法能夠對陣列很好的進行處理，其能夠通過空間濾波的方法來增強目標信號，并且對其他的一些信號進行抑制，這樣來提高其測量的精度。通過調整陣列的接受方向能夠讓陣列在預定方向上形成一個波束，這樣就能夠利用這個波束來斷定出噪聲的具體位置和噪聲的大小等信息。從而能夠對其進行分析。在利用波束形成法對信號進行識別的時候，首先應當要對聲源網(wǎng)格進行劃分，這樣來達到離散聲源的目的。在對網(wǎng)格劃分的時候，能夠根據(jù)需要將其劃分成一維或者二維的網(wǎng)格。當噪聲產生后，陣列就能夠通過麥克分進行接收，再經(jīng)過分析后就能夠得到人們需要的信息。

（三）聲源成像反卷積法

聲源成像反卷積法是近年來發(fā)展起來的一項噪聲識別技術，其通過縮小噪聲限制作用，從而將聲源進行更加細致的劃分，并且讓聲壓級的識別度也有著很大的提升。其也需要利用一定的相控傳聲器陣列進行數(shù)據(jù)收集，但是能有著更好的噪聲識別效果。與一般的可視化識別方法不同，聲源成像反卷積法具有著一個虛擬的聲源點，這樣就能夠夠實現(xiàn)更加準確的對噪聲進行識別。聲源成像反卷積法首先需要利用陣列收集相應的信號，通過對其進行處理來得到中間的聲源。在得到中間聲源后，需要進一步的去對信號進行處理，將需要識別的聲源強度設為未知數(shù)，然后通過算法轉換成中間聲源，將這兩個中間聲源進行對比聯(lián)立后就能夠得到聲源點的聲壓級，最后實現(xiàn)對于噪聲的識別。

三、可視化識別方法優(yōu)點分析

和傳統(tǒng)的識別方法相比，可視化的識別方法能夠更加的精確，具體來講，其具有著以下幾個優(yōu)點。首先，可視化噪聲識別方法能夠精確的進行識別，并且可以算出燃燒室的噪聲相對于整體噪聲的比例，讓結果更加的接近真值，因此能夠用到定量計算中。然后，利用可視化的識別方法，能夠對燃燒室當中的多種參數(shù)進行計算，并且能夠得到較為直觀化的圖像，讓人們更好的去進行理解。最后，傳統(tǒng)的識別方法一次只能夠識別一種噪聲，對于具有著較多部件的發(fā)動機來講，其需要進行大量的工作才能夠將燃燒室中的噪聲和其他部件處的噪聲進行對比，效率非常低，利用可視化的方法，能夠一次性的就將發(fā)動機全部部件的噪聲信息測量出，由于不用進行拆卸，得到的信息也更加的準確，同時能夠對不同功率下運行產生的噪聲進行測量。但是可視化噪聲識別方法也需要較高的技術，對于一些較小的企業(yè)來講還沒有能力實現(xiàn)。

四、總結

對于航空發(fā)動機燃燒室噪聲識別來講，其對于降低發(fā)動機的噪聲有著很大的作用。目前已經(jīng)有著較為成熟的識別方法，希望能夠對降低航空發(fā)動機燃燒室噪聲有著一定的幫助。