飛機如何降低艙內(nèi)噪聲

徐俊偉　韓峰

隨著技術的發(fā)展和生活品質的提高，人們對乘坐交通工具時的舒適性提出了更高的要求，艙內(nèi)噪聲就是乘客們重點關注的指標之一。目前，雖然適航條款并沒有對艙內(nèi)噪聲做出強制限定，但一款機型要在市場上獲得更強的競爭力，必須嚴格控制飛機艙內(nèi)的噪聲、振動等舒適性指標，并在考慮各種因素的前提下進行最優(yōu)化設計。本文就給大家說說艙內(nèi)噪聲那些事，看看工程師們都采用了哪些設計方法來保證客艙內(nèi)的噪聲舒適性。

艙內(nèi)噪聲的種類

乘坐飛機時，大家都能明顯感覺到噪聲，而且通常會以噪聲的大小來評定乘坐舒適性的好壞。但是這些噪聲主要都來自于哪里呢？

大家最能直觀感受到的噪聲當然是來自飛機發(fā)動機呀。但是細說起來，發(fā)動機對艙內(nèi)噪聲的影響比較復雜。

首先是發(fā)動機運行時的各類氣動噪聲，例如發(fā)動機風扇、壓氣機、渦輪工作時產(chǎn)生的氣動噪聲、進氣和排氣產(chǎn)生的氣動噪聲。這些聲音透過飛機機體蒙皮傳遞到艙內(nèi)，通常都是中高頻寬頻噪聲，頻率一般在500Hz以上;其次，發(fā)動機運行時還會產(chǎn)生振動，振動通過發(fā)動機安裝系統(tǒng)會傳遞到機體，引起機體振動，從而產(chǎn)生結構振動噪聲，這類噪聲頻率偏低，一般在50Hz至500Hz的范圍內(nèi)，而且?guī)捄苷?/p>

這兩類噪聲由于物理特性不同，乘客的主觀感受也完全不一樣。對于中高頻寬頻噪聲，乘客最直接的感覺就是“呲呲”聲，對于中低頻的振動噪聲，乘客感受到的會是具有壓迫感的“嗡嗡”聲。

除了來自發(fā)動機的噪聲，還有大量的中高頻寬頻噪聲（“呲呲聲”）來自飛機高速飛行時機體表面產(chǎn)生的氣動噪聲，這些噪聲也會通過機體蒙皮偷偷“溜”進艙內(nèi)，讓乘客們感知其存在。

除此之外，還有一類對艙內(nèi)噪聲影響很大的噪聲源，那就是空調(diào)系統(tǒng)的噪聲?？照{(diào)系統(tǒng)通過控制來自發(fā)動機的引氣，滿足艙內(nèi)不同環(huán)境下的制冷、加溫需要，為艙內(nèi)壓力調(diào)節(jié)提供氣源，同時還要實現(xiàn)電子設備通風、空氣分配、再循環(huán)通風等重要功能?？照{(diào)系統(tǒng)噪聲通常由氣流流動產(chǎn)生，其噪聲頻率一般集中在500Hz以上，也屬于中高頻寬頻噪聲。

眾所周知，長時間處于噪聲較大的環(huán)境中，除了對聽覺系統(tǒng)有不利影響外，對人的全身也會產(chǎn)生不利影響。艙內(nèi)噪聲過大不僅會影響乘客乘機期間的休息，還會令長時間工作的機組人員產(chǎn)生疲勞感。因此，一款飛機交付運營前，噪聲工程師們會采用專業(yè)的聲學測量設備對客艙內(nèi)的噪聲進行測量，確保交付的飛機艙內(nèi)噪聲水平符合設計要求，并且沒有各類異響和嘯叫聲。

艙內(nèi)噪聲的測量可以采用便攜手持式的聲級計或者多通道噪聲測量系統(tǒng)進行。多通道噪聲測量系統(tǒng)可以同時測量幾十甚至上百個通道的噪聲，但因為需要大量的測試改裝和布線工作，因此常在飛機的研制和試飛過程中使用。便攜手持式聲級計雖然一次只能測試一個位置的聲音大小，但其方便攜帶，因此常用于交付試飛或者前往航空公司客戶時測量使用。但無論使用什么樣的測量設備，測試前都需要對傳聲器靈敏度進行校準，確保測量設備計量準確，接下來才是進行測量和數(shù)據(jù)保存，并進行聲音數(shù)據(jù)的時域-頻域分析計算。

各種各樣的噪聲進入飛機客艙后，乘客和機組人員的坐姿與站姿位置，是噪聲測量關心區(qū)域，會逐一進行測試，獲取飛機艙內(nèi)噪聲數(shù)據(jù)，為乘客和機組的噪聲舒適度作出量化依據(jù)，并為飛機聲學提升優(yōu)化定位設計方向。

確保艙內(nèi)噪聲舒適性

飛機發(fā)動機工作時，發(fā)動機產(chǎn)生的外部氣動噪聲很大，甚至達到130dB以上。為了解決發(fā)動機中高頻寬頻氣動噪聲和飛行時機體表面產(chǎn)生的氣動噪聲，最有效的方法是給飛機艙內(nèi)設計絕熱隔聲層，把飛機艙內(nèi)區(qū)域嚴嚴實實地包裹起來，所以大家通常把絕熱隔聲層稱作飛機的“小棉襖”。事實上，這件“小棉襖”可真不小，其面積通常達數(shù)百平方米?！靶∶抟\”不僅能隔絕飛機外部中高頻噪聲，還能起到對艙內(nèi)保溫的重要功能，此外在當飛機外部發(fā)生火災的時候還能起到隔絕外部火焰、保護乘客撤離的作用。

“小棉襖”雖然對外部中高頻噪聲具有很強的隔聲作用，但是，對于頻率較低的結構振動噪聲幾乎沒有隔聲作用。這是因為低頻噪聲的波長較長，穿透性很強，可以完全忽視絕熱隔聲層來去自如。

那對于中低頻噪聲就完全沒有辦法了嗎？當然不是！聰明的工程師有的是方案。最常見的是使用特制的阻尼層，鋪貼在機體蒙皮上，增加機體蒙皮對中低頻噪聲的隔聲能力，同時抑制蒙皮振動產(chǎn)生噪聲。

在實際工程中，也會存在很特定的低頻窄帶振動噪聲，控制這類噪聲通常還需要更強大的“隊友”來支援，因此各類減振器、吸振器在飛機上也有廣泛應用，例如常見的發(fā)動機減振器、吸振器、內(nèi)飾板減振器，都是解決這類噪聲的“王炸”。減振器、吸振器直接從傳遞路徑上阻隔振動傳遞，從而讓噪聲銷聲匿跡。

對于空調(diào)系統(tǒng)噪聲，由于噪聲源直接在客艙內(nèi)部，所以無法采取“隔絕”的方法進行隔離，而要在空調(diào)系統(tǒng)管路上安裝一類特殊聲學裝置來降低空調(diào)系統(tǒng)噪聲，這種特殊裝置叫作“聲學消聲器”。沒錯，就是和汽車上大家常見的排氣消聲器類似，只不過空調(diào)系統(tǒng)消聲器安裝在空調(diào)管路中，降低空調(diào)噪聲向艙內(nèi)的傳播。

為了艙內(nèi)的美觀，絕熱隔聲層、阻尼層、各類減振器和空調(diào)管路消聲器都是被內(nèi)飾遮擋的，但是為了乘客們能舒適乘坐飛機，它們可都是在努力工作、默默奉獻的喲。乘坐飛機時，大家可別忘記了它們和工程師們的辛勤付出?。ū疚膱D片由作者提供）