飛機(jī)如何降低艙內(nèi)噪聲

徐俊偉　韓峰

隨著技術(shù)的發(fā)展和生活品質(zhì)的提高，人們對(duì)乘坐交通工具時(shí)的舒適性提出了更高的要求，艙內(nèi)噪聲就是乘客們重點(diǎn)關(guān)注的指標(biāo)之一。目前，雖然適航條款并沒(méi)有對(duì)艙內(nèi)噪聲做出強(qiáng)制限定，但一款機(jī)型要在市場(chǎng)上獲得更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，必須嚴(yán)格控制飛機(jī)艙內(nèi)的噪聲、振動(dòng)等舒適性指標(biāo)，并在考慮各種因素的前提下進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文就給大家說(shuō)說(shuō)艙內(nèi)噪聲那些事，看看工程師們都采用了哪些設(shè)計(jì)方法來(lái)保證客艙內(nèi)的噪聲舒適性。

艙內(nèi)噪聲的種類(lèi)

乘坐飛機(jī)時(shí)，大家都能明顯感覺(jué)到噪聲，而且通常會(huì)以噪聲的大小來(lái)評(píng)定乘坐舒適性的好壞。但是這些噪聲主要都來(lái)自于哪里呢？

大家最能直觀感受到的噪聲當(dāng)然是來(lái)自飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)呀。但是細(xì)說(shuō)起來(lái)，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)艙內(nèi)噪聲的影響比較復(fù)雜。

首先是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的各類(lèi)氣動(dòng)噪聲，例如發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪工作時(shí)產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲、進(jìn)氣和排氣產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲。這些聲音透過(guò)飛機(jī)機(jī)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(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)還會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝系統(tǒng)會(huì)傳遞到機(jī)體，引起機(jī)體振動(dòng)，從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲，這類(lèi)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(lèi)噪聲由于物理特性不同，乘客的主觀感受也完全不一樣。對(duì)于中高頻寬頻噪聲，乘客最直接的感覺(jué)就是“呲呲”聲，對(duì)于中低頻的振動(dòng)噪聲，乘客感受到的會(huì)是具有壓迫感的“嗡嗡”聲。

除了來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲，還有大量的中高頻寬頻噪聲（“呲呲聲”）來(lái)自飛機(jī)高速飛行時(shí)機(jī)體表面產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲，這些噪聲也會(huì)通過(guò)機(jī)體蒙皮偷偷“溜”進(jìn)艙內(nèi)，讓乘客們感知其存在。

除此之外，還有一類(lèi)對(duì)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(guò)控制來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)還要實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備通風(fēng)、空氣分配、再循環(huán)通風(fēng)等重要功能。空調(diào)系統(tǒng)噪聲通常由氣流流動(dòng)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(zhǎng)時(shí)間處于噪聲較大的環(huán)境中，除了對(duì)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)有不利影響外，對(duì)人的全身也會(huì)產(chǎn)生不利影響。艙內(nèi)噪聲過(guò)大不僅會(huì)影響乘客乘機(jī)期間的休息，還會(huì)令長(zhǎng)時(shí)間工作的機(jī)組人員產(chǎn)生疲勞感。因此，一款飛機(jī)交付運(yùn)營(yíng)前，噪聲工程師們會(huì)采用專(zhuān)業(yè)的聲學(xué)測(cè)量設(shè)備對(duì)客艙內(nèi)的噪聲進(jìn)行測(cè)量，確保交付的飛機(jī)艙內(nèi)噪聲水平符合設(shè)計(jì)要求，并且沒(méi)有各類(lèi)異響和嘯叫聲。

艙內(nèi)噪聲的測(cè)量可以采用便攜手持式的聲級(jí)計(jì)或者多通道噪聲測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行。多通道噪聲測(cè)量系統(tǒng)可以同時(shí)測(cè)量幾十甚至上百個(gè)通道的噪聲，但因?yàn)樾枰罅康臏y(cè)試改裝和布線工作，因此常在飛機(jī)的研制和試飛過(guò)程中使用。便攜手持式聲級(jí)計(jì)雖然一次只能測(cè)試一個(gè)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(shí)測(cè)量使用。但無(wú)論使用什么樣的測(cè)量設(shè)備，測(cè)試前都需要對(duì)傳聲器靈敏度進(jìn)行校準(zhǔn)，確保測(cè)量設(shè)備計(jì)量準(zhǔn)確，接下來(lái)才是進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)保存，并進(jìn)行聲音數(shù)據(jù)的時(shí)域-頻域分析計(jì)算。

各種各樣的噪聲進(jìn)入飛機(jī)客艙后，乘客和機(jī)組人員的坐姿與站姿位置，是噪聲測(cè)量關(guān)心區(qū)域，會(huì)逐一進(jìn)行測(cè)試，獲取飛機(jī)艙內(nèi)噪聲數(shù)據(jù)，為乘客和機(jī)組的噪聲舒適度作出量化依據(jù)，并為飛機(jī)聲學(xué)提升優(yōu)化定位設(shè)計(jì)方向。

確保艙內(nèi)噪聲舒適性

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的外部氣動(dòng)噪聲很大，甚至達(dá)到130dB以上。為了解決發(fā)動(dòng)機(jī)中高頻寬頻氣動(dòng)噪聲和飛行時(shí)機(jī)體表面產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲，最有效的方法是給飛機(jī)艙內(nèi)設(shè)計(jì)絕熱隔聲層，把飛機(jī)艙內(nèi)區(qū)域嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)地包裹起來(lái)，所以大家通常把絕熱隔聲層稱(chēng)作飛機(jī)的“小棉襖”。事實(shí)上，這件“小棉襖”可真不小，其面積通常達(dá)數(shù)百平方米?！靶∶抟\”不僅能隔絕飛機(jī)外部中高頻噪聲，還能起到對(duì)艙內(nèi)保溫的重要功能，此外在當(dāng)飛機(jī)外部發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候還能起到隔絕外部火焰、保護(hù)乘客撤離的作用。

“小棉襖”雖然對(duì)外部中高頻噪聲具有很強(qiáng)的隔聲作用，但是，對(duì)于頻率較低的結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲幾乎沒(méi)有隔聲作用。這是因?yàn)榈皖l噪聲的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，穿透性很強(qiáng)，可以完全忽視絕熱隔聲層來(lái)去自如。

那對(duì)于中低頻噪聲就完全沒(méi)有辦法了嗎？當(dāng)然不是！聰明的工程師有的是方案。最常見(jiàn)的是使用特制的阻尼層，鋪貼在機(jī)體蒙皮上，增加機(jī)體蒙皮對(duì)中低頻噪聲的隔聲能力，同時(shí)抑制蒙皮振動(dòng)產(chǎn)生噪聲。

在實(shí)際工程中，也會(huì)存在很特定的低頻窄帶振動(dòng)噪聲，控制這類(lèi)噪聲通常還需要更強(qiáng)大的“隊(duì)友”來(lái)支援，因此各類(lèi)減振器、吸振器在飛機(jī)上也有廣泛應(yīng)用，例如常見(jiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)減振器、吸振器、內(nèi)飾板減振器，都是解決這類(lèi)噪聲的“王炸”。減振器、吸振器直接從傳遞路徑上阻隔振動(dòng)傳遞，從而讓噪聲銷(xiāo)聲匿跡。

對(duì)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(wú)法采取“隔絕”的方法進(jìn)行隔離，而要在空調(diào)系統(tǒng)管路上安裝一類(lèi)特殊聲學(xué)裝置來(lái)降低空調(diào)系統(tǒng)噪聲，這種特殊裝置叫作“聲學(xué)消聲器”。沒(méi)錯(cuò)，就是和汽車(chē)上大家常見(jiàn)的排氣消聲器類(lèi)似，只不過(guò)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(lèi)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(jī)，它們可都是在努力工作、默默奉獻(xiàn)的喲。乘坐飛機(jī)時(shí)，大家可別忘記了它們和工程師們的辛勤付出！（本文圖片由作者提供）