现代大型飞机起落架气动噪声研究进展
飞机起降噪声控制技术研究
飞机起降噪声控制技术研究在现代社会中,飞机起降噪声对人们的生活和环境产生了极大的影响。
随着航空业的发展和飞机数量的增加,飞机噪声成为一个全球性的环境问题。
为了减少飞机起降噪声对人们健康和生活质量的影响,科学家们进行了大量的研究和技术创新。
一、起降噪声的影响飞机起降噪声是指飞机在起飞和降落过程中产生的噪声。
它对居民的睡眠、学习和日常生活产生了负面影响。
噪声不仅造成心理压力和不适感,还可能引起听力损伤和其他健康问题。
此外,飞机噪声还会影响临近机场周围土地价值、交通运输和旅游业发展。
二、飞机起降噪声控制技术为了减少飞机起降噪声的影响,科学家们开发了多种控制技术。
以下列举了几种常见的技术:1.发动机技术改进:通过改进发动机设计和技术,减少发动机排放的噪声。
例如,使用降噪型涡轮,减少发动机排气速度等。
2.减震材料和结构设计:使用减震材料和改进结构设计来抑制飞机起降噪声的传播。
例如,在飞机机翼和机身上使用吸音材料,减少噪声的反射和传播。
3.改进降落装置:改进飞机的降落装置,减少飞机着陆时产生的噪声。
例如,采用新型减震装置和减速装置,降低飞机的噪声水平。
4.飞行路径和高度优化:通过优化飞机的飞行路径和高度,减少噪声对居民的影响。
例如,在飞机起降过程中选择合适的航线和高度,尽量远离居民区。
5.噪声屏蔽和隔音技术:使用噪声屏蔽和隔音技术来减少飞机起降噪声的传播。
例如,在机场周围建造隔音墙和屏蔽物,减少噪声对周围居民的干扰。
三、飞机起降噪声控制技术的挑战与发展方向尽管科学家们在飞机起降噪声控制技术方面取得了一些进展,但仍然存在一些挑战。
以下是一些挑战和未来的发展方向:1.技术成本问题:目前,一些噪声控制技术的成本较高,这限制了广泛应用。
未来的研究应该关注如何降低技术成本,使其更加可行和可持续。
2.技术效果的评估与改进:对于噪声控制技术的效果评估和改进还有待进一步研究。
科学家们需要比较不同技术的效果,以确定最有效的控制方法。
航空气动声学的研究进展
航空气动声学的研究进展航空领域的发展日新月异,其中航空气动声学作为一个关键的研究方向,对于提高飞行器的性能、降低噪音污染以及提升乘客的舒适度都具有极其重要的意义。
随着科技的不断进步,航空气动声学的研究也在持续深入和拓展。
一、研究背景在现代航空运输中,飞行器产生的噪音不仅会对周边环境造成严重的噪声污染,还会影响乘客的乘坐体验。
同时,过大的噪音也可能对飞行器的结构疲劳和安全性产生不利影响。
因此,降低飞行器的噪音水平已经成为航空工业面临的一个重要挑战。
航空气动声学是一门涉及流体力学、声学和航空工程等多个学科的交叉领域。
其主要研究内容包括飞行器在飞行过程中气流与机体结构相互作用产生的噪音机理、传播特性以及降噪技术等。
二、研究进展(一)噪音产生机理的研究对于飞行器噪音产生的机理,研究人员已经取得了许多重要的成果。
例如,在喷气发动机中,高速喷流与周围空气的混合以及湍流的发展是产生噪音的主要原因之一。
而在飞行器的机体表面,气流分离、边界层的不稳定以及机翼和机身的相互干扰等都会产生噪音。
近年来,随着计算流体力学(CFD)和计算声学(CAA)技术的不断发展,研究人员能够更加精确地模拟飞行器周围的流场和声波传播,从而深入了解噪音产生的微观过程。
(二)噪音传播特性的研究噪音在大气中的传播受到多种因素的影响,如温度、湿度、风速和风向等。
研究人员通过实验和数值模拟的方法,对噪音的传播规律进行了深入研究。
此外,对于飞行器在不同飞行状态下(如起飞、巡航和降落)噪音的传播特性,也有了更详细的了解。
这有助于在机场规划和周边区域的噪声控制中采取更加有效的措施。
(三)降噪技术的研究1、优化飞行器外形设计通过对飞行器外形的优化,如采用流线型的机身、后掠翼和锯齿状的发动机喷口等,可以减少气流分离和湍流的产生,从而降低噪音。
2、声学衬垫技术在发动机内部和飞行器表面使用声学衬垫材料,能够吸收和散射声波,有效地降低噪音的辐射。
3、主动降噪技术主动降噪技术是一种新兴的降噪方法,通过在飞行器上安装传感器和作动器,实时监测和产生反向声波,从而抵消噪音。
航空发动机气动噪声的控制与降噪技术研究
航空发动机气动噪声的控制与降噪技术研究随着航空业的发展和进步,航空发动机的噪声问题也成为了一项非常重要的研究课题。
气动噪声是航空发动机噪声的主要来源之一,如何控制和降低气动噪声,成为了航空工业中的一项核心技术。
首先,我们需要了解什么是气动噪声。
你是否在飞行中听到过发动机发出的嗡嗡声?这就是气动噪声。
航空发动机在飞行过程中,空气流经叶片和各种奇怪的通道时会发出震荡声波,形成气动噪声。
这种噪声会对机场周边环境和飞行员的身体健康造成不良影响,因此减少气动噪声是一项必不可少的任务。
在研究气动噪声控制和降噪技术之前,我们需要了解气动噪声产生的机理和特点。
气动噪声的产生机理复杂,常见的噪声来源包括裂缝流、湍流剪切层、压缩波、旋涡等。
气动噪声的特点是频率低、能量大、传播距离远。
因此,研究气动噪声控制和降噪技术需要采用一系列有效的措施。
第一种控制气动噪声的技术是在航空发动机设计中引入气动噪声降噪理论。
通过对气动噪声发布的特点和机理的深入研究,设计师可以在飞机发动机的设计中采取一系列降噪措施。
比如在叶片的设计中采用减少边角损失的技术,有助于减少紊流的临界剪切速度;通过改变机体外部的流场分布来减少气动噪声的产生;在设计进气道时,可以采用冷气阻止器和奇点切除策略等技术来降低进气噪声。
第二种降低气动噪声的技术是通过航空发动机的运行控制来实现。
在发动机运行过程中,可以利用发动机喷油系统,控制燃烧过程,降低发动机噪声;另外,航空公司可以根据领风跑道、跑道长度、起飞重量等因素确定起降程序,从而降低航空发动机噪声的产生。
第三种技术是通过采用降噪工程学方法来实现气动噪声的控制和降低。
降噪工程学的核心思路是,在气动噪声主要产生的区域内放置噪声源,借助波源和反射波的相互抵消来完成降噪。
这种技术的优点是可以克服传统被动降噪技术的局限性,如必须在气动噪声产生问题之前提前考虑降低问题的解决方法,此外,借助降噪工程学进行气动噪声控制降噪还可以实现逆向均匀噪声的发生,从一定程度上南偏西藏噪声的可视效果。
飞行器的气动声学性能研究
飞行器的气动声学性能研究在现代航空航天领域,飞行器的气动声学性能研究是一个至关重要的课题。
随着航空运输的不断发展,人们对于飞行器的性能、舒适性和环境友好性提出了越来越高的要求。
其中,降低飞行器在飞行过程中产生的噪声不仅对于乘客的舒适性至关重要,也对于减少对周围环境的噪声污染具有重要意义。
要理解飞行器的气动声学性能,首先需要了解什么是气动声学。
简单来说,气动声学是研究流体流动与声音产生和传播之间相互关系的学科。
在飞行器中,当空气流经机翼、机身、发动机等部件时,会产生复杂的流动现象,这些流动可能导致压力的波动和湍流,进而产生噪声。
飞行器产生噪声的来源是多种多样的。
发动机是其中一个主要的噪声源。
在发动机内部,燃烧过程、风扇和涡轮的旋转都会产生强烈的噪声。
特别是在现代高涵道比涡扇发动机中,风扇产生的噪声在飞机起飞和降落阶段占据了相当大的比例。
机翼也是飞行器噪声的重要来源之一。
当气流流过机翼时,可能会在机翼的边缘产生漩涡和湍流,这些漩涡和湍流的不稳定运动会产生噪声。
此外,机翼与机身的连接处、襟翼和副翼的运动等也可能导致噪声的产生。
机身的形状和表面粗糙度也会对气动声学性能产生影响。
不光滑的机身表面可能会增加气流的摩擦,导致湍流的产生,从而增加噪声。
为了研究飞行器的气动声学性能,研究人员采用了多种方法和技术。
数值模拟是其中一种重要的手段。
通过建立飞行器的数学模型,并利用计算流体力学(CFD)和计算声学(CAA)的方法,可以对飞行器周围的流场和噪声场进行模拟和预测。
这种方法可以在飞行器设计的早期阶段就对其气动声学性能进行评估,为设计优化提供指导。
风洞试验也是不可或缺的研究方法。
在风洞中,可以对真实尺寸或缩比模型的飞行器进行测试,测量其表面的压力分布、气流速度和噪声水平等参数。
风洞试验能够提供较为真实的流场环境和噪声数据,但成本较高,且试验条件的限制可能会影响结果的准确性。
在实际的飞行器设计中,为了降低噪声,采取了多种优化措施。
飞行器气动噪声降噪的研究与实践
飞行器气动噪声降噪的研究与实践近年来,飞行器气动噪声越来越成为航空领域研究的热点问题。
气动噪声作为飞行器噪声中相对重要的一环,不仅会影响机舱内外乘客的听觉舒适性,还会影响地面周围人群的生活、工作和休息。
因此,如何有效地降低飞行器气动噪声已成为航空领域研究的重点之一。
一、气动噪声的产生和传播机理飞行器气动噪声的产生和传播机理较为复杂,在大气流场中航空结构表面会受到气流的冲击和摩擦作用,产生空气振动。
这些振动在航空结构内部传播,并传至结构表面随之转化为空气声波,最终传播到远处抵达人体耳朵。
整个过程会伴随着复杂的空气动力学过程,因此气动噪声的降噪方法需要在空气动力学的基础上进行研究。
二、降噪的研究与实践降噪的方法可分为被动和主动两种。
被动降噪包括吸音隔音等方法,主动降噪则是通过激励分布在飞行器表面上的振动源,来抵消噪声的效果,例如采用声学阵列技术实现的自适应噪声控制技术。
采取什么样的方法还需考虑使用场景、客户需求以及性价比等因素。
在实际应用中,飞行器噪声降噪主要应用于关键部位,如机舱内墙、机翼、机身等处。
经过多次试验和优化,现已有一些较为成熟的噪声降噪技术,如各种材料吸音材料和结构隔音技术,以及通过结构形变实现的主动噪声控制技术。
其中,使用隔音材料的方案比较成熟,在早期航空领域中已经开始广泛地应用,如在飞机内部地板、墙壁等结构内贴上吸音海绵、加装吸音面板等方案。
此外,还有机翼表面涂覆静音涂料、避免产生共振的结构设计等多种方法。
三、未来的发展趋势虽然目前飞行器气动噪声降噪方案已经比较成熟,但仍存在着技术和经济方面的限制,需要进一步研究和完善。
未来降噪技术可从以下几个方面进行探索:1.新型材料:开发新型吸音材料,如比重更轻、吸声效果更好的聚合物吸音材料等,以降低将来的生产成本和提高吸音效果。
2.结构设计:合理的结构设计不仅可以起到隔音降噪的作用,还能有效缩小飞行器自重重量和阻力,提高飞行器性能。
3.主动噪声控制技术:结合数字信号处理算法开发更高效的主动噪声控制技术,加强音频信号的去噪、分离等功能。
大型飞机增升装置气动噪声研究进展
民用飞机设计与研究Civil Aircraft Design & Research2019年第1期总132期ISSN 1674-9804 CN 31-1614/VDOI:10.19416/j. cnki. 1674 -9804.2019.01.001大型飞机增升装置气动噪声研究进展Developm ent o f Investigation on H igh-Lift DeviceNoise for Large A ircrafts刘沛清李玲/ LIU Peiqing LI Ling(北京航空航天大学陆士嘉实验室,北京100191)(Lushijia Lab. of Beihang University, Beijing, 100191, China)摘要:对于现代大型商用飞机而言,在飞机进场和降落阶段,由于飞机发动机处于低功率状态而起落架和增升装置 全部打开,此时的机体噪声十分明显,在飞机总的噪声中所占的比重不容忽视。
近几十年的大量研究,已经 对増升装置的气动噪声特性和机理有相当程度的认识,并在流动控制和降噪技术方面取得丰硕成果。
本文 主要介绍国内外在大型飞机增升装置气动噪声领域所取得的研究成果和最新进展。
增升装置的噪声主要是 由前缘缝翼凹槽产生的低频离散噪声、襟翼侧缘的中频宽带噪声和前缘缝翼尾缘涡脱落的髙频离散噪声三 部分组成。
目前,降噪技术主要分成被动流动控制降噪技术和主动流动控制降噪技术两类,被动降噪技术有 前缘凹槽遮挡、前缘凹槽填充、前缘下垂等;主动流动控制手段有吹吸气、等离子体激励器等。
0关键词:增升装置;气动噪声;流动控制;降噪方法中图分类号:V211 文献标识码:A OSID:[Abstract]For the modem large commercial aircrafts, during the phases of approach and landing, when the engines are at low operate w ith the high-lift devices and landing gears all deployed, the airframe noise, the majority of the aircraft total noise, is notable. Over the last decades, a considerable amount of work has been conducted on the noise characteristics, noise mechanism, noise reduction techniques for the high-lift device noise. The high-lift device noise is generally categorized into three parts, low-frequency tones generated from the slat cove, midfrequency broadband noise generated from flap side edge, and high-frequency tones generated from the slat trailing edge. The noise reduction techniques have active and passive flow control and noise reduction methods, such as slat cove cover, slat cove filler, droop nose and blowing-suction air, plasma actuation, etc.[Keywords] high-lift device ;aeroacoustic ;flow control ;noise reduction method〇引言随着航空运输流量的急剧增加,飞机的噪声污 染越来越严重,给人类甚至飞行生物都带来了强烈 的危害,特别是机场附近的居民正常的生活和休息 都会受到飞机噪声的影响。
起落架气动噪声文献阅读
1 起落架噪声国内外研究现状过去的几十年国内外气动噪声领域的成果表明,大型飞机的机体噪声源包括增升装置前缘缝翼、增升装置后缘襟翼、增升装置导轨和起落架,对于窄体飞机和支线飞机,增升装置的噪声强度几乎与起落架噪声相当[1],被认为是现代大型飞机最重要的一类机体噪声。
对起落架进行气动声学研究最常用的方法还是风洞试验。
1.1 起落架噪声产生机理20世纪70年代以来,随着时间的推进,起落架噪声研究的工作进一步受到重视,美国国家航空宇航局(NASA)、法国航空空间研究局(ONERA)、德国宇航研究院(DLR)、日本宇宙航空研究局(JAXA)以及各大航空工业公司(如波音公司、空中客车公司等)都开始进行飞机起落架的噪声研究。
大多数研究集中在风洞试验研究、数值模拟研究及半经验公式预测模型的研究,也要少量学者通过飞行试验对起落架噪声进行了研究。
起落架噪声主要为宽频噪声,其产生机理包括两大类:一类是钝体分离噪声,即气流流过起落架钝体部分发生流动分离、再附着等流动现象而辐射的噪声;另一类是上下游部件之间的干扰噪声,即上游部件的非定常湍流尾迹作用于下游部件而产生的噪声。
这两类噪声源的位置和远场噪声特性与起落架构型密切相关。
Doobrzynski等人[2]在DNW-LLF风洞中对全尺寸A320和A340的前起落架这主起落架进行了试验研究,结果表明起落架辐射的总声压级与起落架的支柱尺寸、轮胎直径和支柱数目等参数密切相关,会随着支柱尺寸和数目的增加而增大。
Guo等人[3]在LSAF气动噪声风洞中对全尺寸B737飞机的主起落架辐射噪声进行测量,发现起落架低频、中频和高频的噪声源分别为起落架轮胎、主支柱和细小部件。
Lozos等人[4]测量了四轮起落架的时均流场,并指出前后两轮之间存在一个非定常的漩涡,这被认为是四轮起落架主要的噪声源。
Stoker[5]、Horne[6]、Revetta[7]、Ringshia[8]等人分别对B777六轮小车式主起落架的缩比模型进行了试验研究,从他们的结果中,能够总结出一些非常重要的噪声特点,一是起落架轮胎数量不仅会改变低频噪声的大小,也会影响高频噪声的大小,另一个就是真实起落架垂直小尺寸细小零部件,会产生额外的高频噪声,此外起落架安装效应会导致真实起落架与风洞试验中起落架产生的噪声存在差异。
飞机起降噪声控制技术研究
飞机起降噪声控制技术研究一、引言随着现代社会的不断发展,飞机成为了人们出行、货物运输、应急救援的重要工具。
但是,飞机起降噪声却成为了困扰城市居民和机场周边居民的严重问题。
如何控制飞机起降噪声,不仅关系到居民的健康和安宁,也是我国现代化建设面临的重要挑战。
因此,研究和开发飞机起降噪声控制技术成为了当今的一个热点问题。
二、飞机起降噪声的成因飞机起降噪声是指飞机在起降时由于机体运动和气流振动所产生的噪音。
飞机起降噪声的成因主要有以下几个方面:1.引擎噪声:飞机引擎在运行时会产生很大的噪声,其中包括风扇噪声、涡轮噪声和尾排噪声等。
2.机体气动噪声:当飞机在起飞和降落时,空气流经机体表面,漩涡、湍流等会引起机体表面振动,并产生噪声。
3.螺旋桨噪声:大型涡扇引擎使用的螺旋桨,在运转时会引起很大的噪声。
4.轮轴噪声:飞机起降时,架在机轮上的机身产生振动,机轮与地面的摩擦也会产生噪声。
以上四个方面是飞机起降噪声的主要成因。
降低和控制这些噪声的产生,需要综合应用科学技术手段和管理措施。
三、飞机起降噪声控制技术的发展现状1.飞机设计技术目前,为降低飞机起降噪声,国内外的飞机生产厂商在飞机的设计方面进行了一系列的技术改进。
例如,采用声学优化设计,减少机体气动噪声和引擎噪声;研究使用高效的螺旋桨和涡扇等,使得飞机在飞行过程中的噪声可接受范围内;采用减震装置和螺旋桨逆止装置等,降低由轮轴振动而产生的噪声等。
2.噪声控制技术噪声控制技术是降低飞机起降噪声的主要手段之一。
在噪声控制技术中,主要包括被动噪声控制和主动噪声控制两种方法。
被动噪声控制主要是利用分布式元件和结构平板等的振动吸收和隔振效果来减少噪声的产生。
而主动噪声控制则是利用反向声波来控制噪声的传播和降低飞机引擎的噪声水平。
这些技术不仅能够有效地减少噪声的传播和影响范围,还可以使得飞机引擎的噪声水平降低到可接受的范围。
3.飞行管理措施飞机起降噪声控制还应该综合应用飞行管理措施,如飞行航迹设计、垂直曲率规划和起降咆哮区等,使得飞机经过这些区域时不会产生过大的噪声。
现代飞行器发展中面临的气动问题分析
现代飞行器发展中面临的气动问题分析随着科技的不断进步和人们对航空运输需求的增加,现代飞行器在设计和运行过程中面临着众多的气动问题。
气动问题是指在飞行器的气动特性、空气动力学性能以及空气动力学影响等方面可能出现的挑战和难题。
本文将就现代飞行器发展中面临的气动问题进行分析,以期探索解决方案和促进飞行器技术的进步。
首先,现代飞行器在高速飞行时会面临较大的阻力和气动力变化。
飞行器处于高速流动环境中,流体对其外表面施加的压力会导致阻力的产生,从而使飞行器需要更多的推力来维持飞行。
同时,在气动力的作用下,飞行器的稳定性和操纵性也会受到挑战。
为了解决这一问题,研究人员不断改进飞行器的外形设计,减小气动阻力,提高飞行器的推进效率。
此外,还通过引入新的气动控制技术,如可变后掠翼和可变几何翼等,以提高飞行器的稳定性和操纵性。
其次,现代飞行器在低速飞行时面临的气动问题也是需要解决的重要难题。
低速飞行包括了起飞和降落等阶段,飞行器在这些阶段需要克服的气动挑战更多。
例如,飞行器在起飞时需要产生足够的升力才能离开地面,而在降落时需要控制速度和下降率,以确保安全着陆。
在低速飞行中,气动力变化较大,流动会产生失速和失控等不稳定现象。
为了应对这些气动问题,飞行器的设计中引入了一系列气动措施,如起落架、襟翼和扰流板等。
通过调整这些气动装置的位置和角度,飞行器可以获得更好的低速性能和控制能力。
此外,现代飞行器在气动噪声问题上也需要进行深入研究和分析。
由于飞行器在高速飞行过程中产生的气动力和涡流,会使得噪声水平升高,对周围环境和人体健康产生负面影响。
因此,减少飞行器的气动噪声成为了一个重要的目标。
通过改善飞行器的气动外形设计、增加噪声减振设备以及采用更低噪声发动机等措施,可以有效减少飞行器的气动噪声。
最后,现代飞行器在飞行过程中还会面临气动加热和热航迹问题。
高速飞行和进出大气层过程中,飞行器表面会受到空气动力学加热和高温影响,这会对飞行器的结构强度和材料性能产生不利影响。
航空气动降噪技术实验研究
航空气动降噪技术实验研究一、引言飞机是人类的伟大创造,然而随之而来的高速飞行产生的噪声正变得越来越迫切。
噪声不仅对人类的健康有害,还会影响飞机运行和使用寿命,并妨碍周围环境的自然平衡。
因此,航空气动降噪技术的研究具有重要的理论和实践意义。
本文将讨论航空气动降噪技术的实验研究。
二、航空气动降噪技术的研究现状气动降噪技术是目前研究降低航空器噪声最普遍的方法之一,其包括表面平整化、边界层控制以及流动控制等。
传统的气动降噪技术需要有大量的实验数据支持,才能得出某种方法的有效性。
这些实验数据通常涉及噪声测量、压力分布、速度分布等,所有这些测量都需要高精度和高分辨率的测试设备。
航空气动降噪技术的实验研究通常包括三大方面:测试对象的制备、气动降噪实验的设计以及测试数据的分析。
三、测试对象的制备对于航空气动降噪技术的实验研究,测试对象的制备是第一步也是最重要的步骤。
可以通过数值模拟来建立数值模型得到计算结果,但这些结果的精度和可信度受到诸多因素的干扰,因此必须采用实验方法对气动降噪技术进行实验研究。
测试对象制备的方式多种多样,主要有以下几种:(1)全尺寸模型:一般使用在试飞后的实验中,目的是验证数值模拟结果的正确性。
(2)半尺寸模型:是试飞前评估飞机性能、优化设计的重要手段。
比全尺寸模型更容易制造和测试。
(3)缩比模型:可以用于气动降噪技术研究中,需要考虑与全尺寸模型几乎相同的流动特性,以便分析降噪效果。
四、气动降噪实验的设计航空气动降噪技术实验的设计主要针对以下两个问题:(1)如何模拟实际飞行状态:因为航空器飞行时各种因素相互影响,所以实验时需要特别注意飞行状态的模拟,包括飞机的空速、迎角、抖动、侧风、风向等。
(2)如何控制降噪因素:本质上,航空气动降噪技术是一种控制边界层的技术,因此降噪的关键在于减小表面摩擦和主要涡。
气动降噪实验的设计可以从以下几个方面考虑:①表面平整化实验:主要是通过改善表面状态来减小附面流噪声。
飞行器气动噪声控制技术的研究进展
飞行器气动噪声控制技术的研究进展随着航空事业的不断发展和国民经济的迅速发展,飞行器的作用已经超越往日。
与此同时,飞行器所带来的噪声污染问题日益突出,众多研究者在全球各地投入了大量的时间和精力,致力于探索飞行器气动噪声控制技术的研究进展。
1.飞行器噪声带来的影响飞行器噪声对环境、健康和生命质量都产生了深远的影响。
在军民两用飞机的使用中,噪声对官兵身心造成危害,对周边居民产生心理困扰,对大气环境产生一定的污染。
因此,压制飞行器噪声对于提高飞行安全、改善居民环境、促进经济发展具有重要的现实意义和科学价值。
2.飞行器气动噪声产生原理飞行器气动噪声是由于飞机在飞行时,会产生大量的涡流和空气扰动,引起周围空气的振动,从而发生声音的传播和辐射。
在飞行器气动噪声传递过程中,产生的因素有气动声生成机理、噪声传播机理和噪声辐射机理等。
3.飞行器气动噪声控制技术(a)噪声减弱措施减少飞机噪声的最基本方式是减少产生噪声的机理,即减小涡流和空气扰动的产生。
航空发动机的技术升级可以有效地实现消除噪声源;飞机舱内隔音板的研发,可以在减少机舱内噪声的同时,防止外界噪声的进入。
(b) 噪声消除技术噪声消除技术也是一种有效的控制噪声的方法。
利用主动噪声消除技术,通过人为地发出相反的声音,来消除原来的噪声,从而达到噪声消除的目的;利用被动噪声消除技术,根据声音信标和微弱的声信号,通过反馈和反相控制,来消除原来的噪声。
(c) 噪声控制技术噪声控制技术也是一种非常有效且实用的噪音控制手段。
噪声控制技术主要有被动控制技术和主动控制技术。
被动控制技术是通过在飞机外层添加一些隔音材料或吸音材料,以减轻飞机的噪声;其原理是通过材料的吸声、隔声和反射来控制噪声。
主动控制技术是通过电子设备及信号处理方法,实现消声或具有减少噪声功效,优化飞机的噪音性能。
(d) 涡强度控制技术涡强度控制技术是最新的一种噪声控制技术。
涡强度控制技术主要是通过改变涡强度、控制涡量分布和方向等,来使飞机噪声降低。
飞行器气动噪声控制技术研究
飞行器气动噪声控制技术研究在现代航空航天领域,飞行器的气动噪声问题日益凸显。
随着飞行器速度的不断提高、尺寸的逐渐增大以及对舒适性和环保要求的日益严格,有效地控制气动噪声已成为一个关键的研究课题。
气动噪声不仅会影响飞行器的乘坐舒适性,还可能对周边环境产生噪声污染,甚至影响飞行器的结构完整性和性能。
因此,深入研究飞行器气动噪声控制技术具有重要的理论意义和实际应用价值。
飞行器产生气动噪声的原因较为复杂。
首先,气流与飞行器表面的相互作用是一个主要因素。
当气流流经飞行器的表面,如机翼、机身等,会产生边界层分离、湍流等现象,从而引发噪声。
其次,飞行器部件之间的气流干扰也会产生噪声。
例如,发动机进气道与风扇叶片之间的气流相互作用,以及起落架在收起和放下过程中的气流扰动等。
此外,尾流中的涡旋结构也是气动噪声的重要来源之一。
为了控制飞行器的气动噪声,研究人员提出了多种技术和方法。
从优化飞行器的外形设计入手,通过采用流线型的外形、减少尖锐边缘和突出部件等措施,可以有效地降低气流分离和湍流的产生,从而减少噪声。
例如,在飞机机翼的设计中,采用先进的翼型和后掠角设计,可以改善气流的流动特性,降低噪声水平。
声学衬垫技术在发动机降噪中发挥着重要作用。
声学衬垫通常由多孔材料制成,安装在发动机的内部表面,能够吸收和散射声波,从而降低发动机内部的噪声传播。
此外,通过改进发动机的风扇和压气机叶片的设计,如采用扭曲叶片、优化叶片间距等,也可以减少气流与叶片之间的相互作用,降低噪声的产生。
主动控制技术是近年来飞行器气动噪声控制领域的一个研究热点。
主动控制技术通过在飞行器表面安装传感器和作动器,实时监测和控制气流的流动状态,从而达到降噪的目的。
例如,利用微射流技术,向边界层注入微小的气流,以控制边界层的分离和湍流,降低噪声。
在材料方面,研究和开发具有良好声学性能的材料也是控制气动噪声的一个重要途径。
新型的吸声材料和隔音材料能够有效地吸收和阻挡声波的传播,从而降低噪声的辐射。
飞行器噪声控制技术的研究进展
飞行器噪声控制技术的研究进展在现代社会,飞行器的应用日益广泛,从民用航空到军事领域,其重要性不言而喻。
然而,飞行器在运行过程中产生的噪声问题却给人们的生活和环境带来了诸多困扰。
为了降低飞行器噪声,提高飞行的舒适性和环保性,科学家们一直在不懈努力,不断探索和创新噪声控制技术。
飞行器噪声的来源多种多样。
首先,发动机是主要的噪声源之一。
在发动机内部,高速旋转的部件、燃烧过程以及气流的流动都会产生强烈的噪声。
其次,空气与飞行器表面的摩擦和气流的分离也会导致噪声的产生。
特别是在飞机起降阶段,机翼和起落架周围的气流会产生较大的噪声。
此外,螺旋桨或旋翼的旋转也会带来明显的噪声。
针对这些噪声源,研究人员提出了多种噪声控制技术。
被动噪声控制技术是早期应用较为广泛的方法之一。
这种技术主要通过在飞行器结构上添加吸声和隔声材料来降低噪声的传播。
例如,在飞机的机舱内部使用隔音棉、隔音板等材料,可以有效地减少传入乘客舱的噪声。
然而,被动噪声控制技术存在一定的局限性,它对于中高频噪声的控制效果较好,但对于低频噪声的控制效果相对较弱。
随着技术的不断发展,主动噪声控制技术逐渐崭露头角。
主动噪声控制技术的原理是通过产生与噪声声波相位相反的声波,从而实现噪声的抵消。
这种技术在耳机等小型设备中的应用已经较为成熟,但在飞行器上的应用还面临着诸多挑战。
一方面,飞行器内部的噪声环境复杂多变,需要高精度的传感器和控制器来实时监测和处理噪声信号。
另一方面,主动噪声控制系统的能耗和重量也是需要考虑的因素。
在发动机噪声控制方面,改进发动机的设计是一个重要的研究方向。
通过优化发动机的燃烧过程、提高部件的加工精度和减少气流的紊乱,可以降低发动机内部产生的噪声。
同时,采用新型的发动机消声器也能够有效地减少排气噪声。
对于空气动力噪声的控制,研究人员致力于优化飞行器的外形设计。
通过采用流线型的外形、减少突出部件以及增加表面的光滑度,可以降低空气与飞行器表面的摩擦和气流分离,从而减少噪声的产生。
飞机气动噪声的特性分析及控制研究
飞机气动噪声的特性分析及控制研究随着航空业的快速发展,飞机已经成为现代人极为重要的交通工具。
然而,飞机在飞行过程中产生的气动噪声给周边环境和人们带来了严重的影响,尤其是在机场周围。
因此,对于飞机气动噪声的特性分析和控制研究显得尤为重要。
一、飞机气动噪声的产生机理飞机经过空气时,会形成压力波,压力波的强度与飞机速度、翼面形状等因素有关。
压力波向周围传播,产生空气震荡,从而形成飞机气动噪声。
此外,飞机发动机的压气机、涡轮风扇等也会产生喧哗声。
二、飞机气动噪声的特性分析飞机气动噪声具有频谱广、声压级高、空间分布不均匀等特点。
下面从三个方面分析其特性:1. 频率特性飞机气动噪声的频谱分布较为广泛,在频率范围内可以覆盖整个人类听觉范围(20 Hz~20 kHz)。
其中,当风速达到声速的时候,会出现超音速爆炸,形成高强度的尖锐声音。
2. 空间特性飞机气动噪声存在空间分布不均匀的特点。
它的声压级主要在鼓风机和喷口周围较高,远离飞机的距离越远,声压级越小。
此外,风向和风速都会对噪声传播方向和方式产生影响。
3. 强度特性飞机气动噪声的声压级较高,一般在90~135 dB之间,最高可达140 dB以上。
这种高强度的噪声会对人类听觉系统产生直接损伤,还会引起身体其他器官受到影响。
三、飞机气动噪声的控制研究为了减少飞机气动噪声的影响,研究人员已经采取了多种控制手段。
下面从三个方面介绍:1. 声学垫层声学垫层可以将强噪声直接阻断或者逐渐减小,最终达到减少气动噪声的目的。
目前市面上已经有多种声学垫层产品,例如聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫等,这些材料的吸声效果较好。
2. 喷流控制喷流控制可以减小涡流和预转捩,从而降低涡流噪声、气流波动噪声和阶速声等。
喷流控制技术主要有表面吸音、表面重构和喷射流等。
3. 航线和机场布局优化航线和机场的布局也会对气动噪声产生影响。
合理规划航线和机场布局,能够减少房屋等建筑物受到的噪声影响,需要考虑土地利用、人口密度、交通路径等多方面因素。
飞行器气动噪声的测量与控制技术的研究探讨
飞行器气动噪声的测量与控制技术的研究探讨在现代航空航天领域,飞行器的气动噪声问题日益受到关注。
随着飞行器速度的不断提高和人们对乘坐舒适性要求的增加,降低气动噪声已经成为飞行器设计和研发过程中的一个重要任务。
气动噪声不仅会影响飞行器的性能和可靠性,还会对周围环境和乘客造成不良影响。
因此,对飞行器气动噪声的测量与控制技术进行深入研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
一、飞行器气动噪声的产生机理要有效地测量和控制飞行器气动噪声,首先需要了解其产生的机理。
飞行器在飞行过程中,空气与飞行器表面相互作用,产生了复杂的流动现象,如湍流、分离流和激波等。
这些流动现象会导致压力的脉动和速度的波动,从而产生噪声。
湍流是飞行器气动噪声的主要来源之一。
当气流在飞行器表面形成湍流时,湍流中的小尺度涡旋会不断地产生、发展和破裂,从而引起压力和速度的快速变化,产生高频噪声。
分离流则通常出现在飞行器的机翼、机身等部位,当气流在这些部位发生分离时,会形成不稳定的流动结构,产生低频噪声。
激波则是当飞行器飞行速度超过音速时产生的,激波的形成和传播也会产生强烈的噪声。
二、飞行器气动噪声的测量技术准确测量飞行器气动噪声对于评估飞行器的声学性能、优化设计以及验证降噪措施的有效性至关重要。
目前,常用的飞行器气动噪声测量技术包括声学测量和流场测量两大类。
声学测量是直接测量噪声的声压、声强和声功率等参数。
常用的声学测量设备有传声器、声强探头和声功率计等。
在飞行器飞行试验中,可以在地面布置多个传声器阵列,或者在飞行器上安装传声器,来测量飞行器在不同飞行状态下的噪声。
此外,声学风洞试验也是一种常用的声学测量方法,通过在风洞中模拟飞行器的飞行环境,测量飞行器模型产生的噪声。
流场测量则是通过测量飞行器周围的流场参数,如速度、压力和温度等,来间接推断噪声的产生和传播机制。
常用的流场测量技术有粒子图像测速(PIV)、激光多普勒测速(LDV)和压力传感器测量等。
飞机起降噪声治理技术研究
飞机起降噪声治理技术研究随着世界经济的快速发展,人们的日常生活变得越来越便利,旅行也成为了现代人生活中的一部分。
然而,随之而来的问题是飞机起降噪声对周边居民造成的困扰。
在这篇文章中,我们将探讨飞机起降噪声治理技术的研究,以改善人们的居住环境和提升生活质量。
首先,飞机噪声对居民的健康和福祉产生了负面影响。
据相关研究表明,长期暴露在噪声污染环境下会导致心血管疾病、睡眠障碍和精神压力等健康问题。
因此,治理飞机噪声成为了迫切的需求。
一种被广泛采用的飞机起降噪声治理技术是减少发动机噪声。
发动机噪声是飞机起降过程中的主要来源之一。
通过改进发动机设计,降低发动机噪声成为了科研人员的主要关注点。
例如,采用更高效的涡轮设计和降低排气口速度可以有效减少发动机噪声。
此外,利用隔音材料和吸音材料也可以减少发动机噪声的传播。
除了减少发动机噪声,还有一种常见的治理技术是改善飞机的空气动力学特性。
飞机在起降时会产生空气动力学噪声,这是由于飞机快速穿过空气而产生的。
为了减少这种噪声,科研人员通过改进飞机的机翼和机身设计来降低空气动力学噪声的产生。
例如,采用翼尖小翼和减少机身细节可以有效减少飞机在起降过程中的噪声。
此外,采用先进的材料和结构也可以降低空气动力学噪声的传播。
除了技术层面的治理,也有一些管理措施可以帮助减少飞机起降噪声对居民的影响。
例如,合理规划机场的运营时间和航线,避免住宅区过于接近机场,以减少居民的暴露时间和噪声水平。
此外,引入法律法规和环境标准来限制飞机噪声的产生和传播,也是治理措施中的重要一环。
总结起来,飞机起降噪声治理技术的研究对改善居民的生活质量至关重要。
通过减少发动机噪声、改善飞机的空气动力学特性以及采取管理措施,可以有效降低飞机起降噪声对居民的影响。
然而,还需要进一步的研究和技术突破来解决这个问题。
只有不断追求创新和改进,才能实现飞机起降噪声治理技术的全面应用,为人们创造更安静、更舒适的生活环境。
航空发动机气动噪声控制技术研究
航空发动机气动噪声控制技术研究随着航空技术的发展,航空发动机的研究和开发也越来越成熟。
然而,在飞行过程中,发动机产生的噪声仍然是影响舒适度和安全性的重要因素之一。
随着对航空发动机气动噪声控制技术的研究,我们可以有效减少这种噪声的产生,实现更加舒适和安全的飞行体验。
一、气动噪声的产生原因气动噪声是发动机运行时,由于涡流、湍流和压力波等气动机理作用而产生的振动声音。
这些声音主要是由于高速空气流动过程中,所产生的涡流和湍流激发着机体的振动。
同时,其它机体上的声源产生了声波,使得在机身周围形成声场,这些声波在与空气进行相互作用时感受到了阻力、扭矩、升力等力作用。
这种作用力造成了有效载荷与发动机之间的相对运动情况,进而形成了各种不同频率和不同振幅的声波。
二、为了降低航空发动机的气动噪声,需要进行相关的技术研究。
目前主要的技术手段包括以下几种:1、流场控制技术流场控制技术可以调整空气流动的动态、静态状态来调整粘性、可压缩性等控制系数以及改善流动稳定性等方面的特性。
这项技术主要通过改变发动机内部的气流流动以及空气流向变化来实现噪声的降低。
流场控制技术最主要的应用之一是风扇涡扰控制,可以通过仿生设计、微尺度加突尺度控制等方式改善机体的气流流动情况。
2、结构优化技术经过针对航空发动机结构的优化设计,可以减少其产生的噪声。
结构优化主要是从航空发动机的外壳、叶片、支架等结构体系及其配合方式入手,通过优化结构设计,调整某些参数,改善设计和工艺,等各种手段来实现噪声的降低,同时提高发动机运行效率。
3、隔声技术隔声技术是通过在发动机内或外加装隔音材料来实现在发射声波的同时减少发射声的功率,并且使聚噪声强度降低,目前,隔声技术已经广泛应用于航空发动机的制造中。
三、技术应用前景随着技术的不断进步,气动噪声控制技术已经可以实现较大幅度的噪声降低。
通过航空发动机的气动噪声控制技术,可以为机组人员和旅客提供更加稳定、静音、安全的乘坐环境,同时这项技术的广泛应用也对于航空工业的整体发展带来了积极影响。
航空器噪声控制技术的进展
航空器噪声控制技术的进展随着航空运输业的迅猛发展,航空器噪声问题日益凸显。
过大的噪声不仅对周边居民的生活造成干扰,还对环境产生负面影响。
因此,航空器噪声控制技术成为了航空领域的重要研究课题,并且在近年来取得了显著的进展。
要理解航空器噪声控制技术的进展,首先得明白航空器噪声的产生源头。
航空器噪声主要来源于发动机、机体和气流。
发动机在运转时,内部的燃烧、涡轮旋转等过程都会产生强烈的噪声。
而机体在飞行过程中,空气流过机翼、机身等部位时产生的气流噪声也不容忽视。
在发动机噪声控制方面,技术的发展可谓日新月异。
新型的发动机设计采用了更先进的燃烧技术,优化了燃烧室的形状和燃料喷射方式,从而减少燃烧过程中的不稳定因素,降低噪声的产生。
同时,涡轮叶片的设计也在不断改进。
通过采用更符合空气动力学的形状,以及优化叶片之间的间距和角度,减少了涡轮旋转时产生的气流扰动,进而降低噪声。
降噪材料的应用也是一大亮点。
在发动机的外壳和内部部件上,使用具有良好吸声和隔音性能的材料,能够有效地阻止噪声的传播。
这些材料通常具有多孔结构或者特殊的纤维组成,能够将声波的能量转化为热能,从而达到降噪的效果。
对于机体噪声的控制,飞机外形的优化起到了关键作用。
设计人员通过风洞试验和计算机模拟,对机翼、机身等部位的形状进行精细化设计,减少气流分离和湍流的产生,从而降低噪声。
例如,采用更加流线型的机翼设计,能够使气流更顺畅地流过,减少气流噪声。
另外,在飞机的制造过程中,使用新型的复合材料也有助于降低噪声。
这些材料具有更好的强度和韧性,同时在声学性能方面也表现出色,能够减轻飞机结构振动产生的噪声。
除了在航空器的设计和制造环节进行噪声控制,在运营和维护方面也有相应的措施。
航空公司通过合理安排航线,避开人口密集区域,减少噪声对居民的影响。
同时,加强对飞机的维护保养,确保发动机和机身结构处于良好状态,也能够有效地控制噪声。
在噪声监测和评估技术方面,也取得了重要的进步。
航空器的气动噪声控制研究
航空器的气动噪声控制研究在现代航空领域,随着航空器的速度不断提高、数量日益增多,气动噪声问题变得愈发突出。
气动噪声不仅会对乘客的舒适性造成影响,还可能干扰周边居民的生活,甚至对航空器的结构安全和性能产生潜在威胁。
因此,对航空器的气动噪声控制进行深入研究具有重要的现实意义。
要理解航空器的气动噪声,首先得明白其产生的机制。
简单来说,当气流流经航空器的表面时,由于流动的复杂性和不稳定性,会产生一系列的压力波动和湍流,这些压力波动和湍流就是噪声的源头。
比如,飞机的机翼、发动机进气口、发动机风扇和喷气尾流等部位,都是常见的噪声产生区域。
在机翼方面,气流在翼尖处形成的涡旋是产生噪声的一个重要因素。
这些涡旋会在气流中引起压力的变化,从而产生噪声。
为了减少这种噪声,可以采用一些特殊的机翼设计,比如后掠翼、翼梢小翼等。
后掠翼能够改变气流的流动路径,减少翼尖涡旋的强度;翼梢小翼则通过阻挡翼尖涡旋的向外扩散,降低其对周围气流的影响,从而有效地降低噪声。
发动机是航空器噪声的主要来源之一。
发动机进气口处的气流不稳定流动,以及风扇叶片和压气机叶片旋转时与气流的相互作用,都会产生强烈的噪声。
为了控制发动机的噪声,一方面可以优化进气口的形状和设计,使气流更加平稳地进入发动机;另一方面,可以采用先进的风扇叶片和压气机叶片设计,比如宽弦叶片、掠形叶片等。
这些叶片的设计能够改善气流与叶片的相互作用,减少噪声的产生。
此外,喷气尾流中的湍流也是噪声的重要组成部分。
当高温高速的喷气从发动机喷出后,与周围的冷空气混合,形成复杂的湍流结构,产生强烈的噪声。
为了降低喷气尾流的噪声,可以采用一些降噪技术,比如增加喷管的长度、使用锯齿形喷口等。
增加喷管的长度可以使喷气在喷管内有更多的时间进行膨胀和减速,从而减少喷出后的湍流强度;锯齿形喷口则可以改变喷气的剪切层结构,降低噪声的辐射。
在材料方面,选用吸声和隔音性能良好的材料也能对噪声控制起到一定的作用。
飞机气动噪声的控制技术研究
飞机气动噪声的控制技术研究第一章引言随着民用航空业的发展和飞机运行的增加,飞机噪声对环境和人类健康产生的影响越来越大。
如何有效控制飞机气动噪声是当前民航业面临的重要问题之一。
本文针对飞机气动噪声控制技术进行研究,旨在提供有效控制飞机噪声的技术手段和方法。
第二章飞机气动噪声的形成机理飞机气动噪声是在飞机飞行过程中,由于空气与机体表面的接触、如翼尖、襟翼缝隙等局部使空气速度增加,压强减小,引起雷诺声。
而逆向的旋涡产生的湍流则是由于大气的阻力而产生的。
气动噪声除了产生声音之外还会对人体产生振动,穿透各种隔音设施,引起人的厌恶和不适感。
因此,有效控制飞机气动噪声对于改善人们的航空出行体验和环境保护有十分重要的作用。
第三章飞机气动噪声的特点分析飞机气动噪声的特点主要体现在其频域和时域上。
在频域上,飞机气动噪声的谱线非常明显且宽带,呈现出高频段和低频段的明显分界,频率分别位于500 Hz左右和4 kHz左右。
在时域上,飞机气动噪声呈现周期性,具有明显的周期性脉冲。
第四章飞机气动噪声的控制方法目前,针对飞机气动噪声的控制方法采用了多种技术手段,其中包括降噪材料和吸声材料、减振技术、减噪技术等。
其中,减振技术主要用于降低舱内噪声和发动机噪声的辐射,可采用如加装垫层、捆绑悬挂、安装软管等方法,有效降低机体和部件的震动声导致的辐射噪声。
减噪技术则主要通过调节飞机机翼、襟翼等设备的形状及材料来控制飞机噪声的产生,从根本上降低气动噪声的辐射。
第五章飞机气动噪声控制技术的实践应用在实践应用中,飞机气动噪声控制技术的应用十分广泛。
例如,在客机、直升机等民用飞机的制造过程中,通过优化飞机结构和材料以及加装吸音材料和噪声隔离材料等手段,有效降低飞机噪声的辐射,提升飞机的使用体验和人员安全。
此外,还有一些针对特定飞机型号和试验研究的气动噪声控制技术,如基于 LATO技术的尾缘噪声控制技术,基于辐射筋和压配法的翼面噪声控制技术等。
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现代大型飞机起落架气动噪声研究进展刘沛清;邢宇;李玲;郭昊【摘要】起落架部件是现代大型飞机在起飞、着陆阶段时最主要的一类机体气动噪声源.本文主要概括了国内外利用风洞试验、飞行试验和数值模拟等手段在大型飞机起落架气动噪声研究领域所取得的研究成果和最新进展,主要包括起落架噪声的产生机理、起落架降噪的主要方法、风洞试验需要遵循的相似律和工程预测起落架噪声方法的发展等.已有的研究表明,起落架宽频噪声主要包括分离噪声和上下游部件相互干扰噪声两类,而纯音噪声主要来自空腔结构的声激振现象.使用整流罩、等离子体激励等主、被动控制技术抑制钝体分离和流动干扰现象,这些方法能够显著降低起落架噪声.文末还对起落架噪声的未来研究进行了展望.%Landing gear is one of the most important aeroacoustic noise sources during modern large aircrafts takeoff and landing.This paper some research achievements and latest developments made through wind tunnel experiments, flyover experiments and numerical simulations in the aeroacoustic investigation field of landing gear in the last decades.This paper a brief overview of four aspects including the noise generation mechanisms,the noise reduction techniques,the similarity rule of wind tunnel aeroacoustic experiments and the prediction methods for landing nding gear broadband noise can be generally categorized into two parts is the flow separation induced noise and the other is the interaction noise between upstream and downstream components.Moreover,the resonant phenomenon appeared in some cavity configurations can also generate tonal noise.Some active and passive noise reduction methods such as fairing and plasma actuatorswhich can suppress the flow separation and interaction phenomena are used to reduce landing gear noise.Finally,prediction of further research on landing gear noise is presented.【期刊名称】《空气动力学学报》【年(卷),期】2017(035)006【总页数】9页(P751-759)【关键词】起落架;气动噪声;风洞试验;噪声机理;降噪技术【作者】刘沛清;邢宇;李玲;郭昊【作者单位】北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京 100083;北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京 100083;北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京 100083;北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】V226;TB533+.3随着航空运输业的迅猛发展,在近地面起飞、降落阶段,大型客机产生的噪声问题日益受到人们的关注和重视。
国际民用航空组织(ICAO)对航空器噪声的适航标准越来越严格,对于飞越、横侧及近场三个测量点(分别位于与跑道中心线及其延长线相平行且距离跑道中心线450 m的边线上、跑道中心线的延长线上且距起飞滑跑起点6500 m处和跑道中心线的延长线上且距跑道入口2000 m处)测得的有效感知声压级(Effective Perceived Noise Level,EPNL),其第四阶段的有效感知声压级噪声指标要比第三阶段还要低10 dB[1]。
美国NASA的未来航空器减噪目标要求在2020年和2050年,比目前第四阶段的适航标准有效感知声压级分别降低42 dB和71 dB[2]。
欧洲的ACARE计划也提出类似的要求,预计在2020年和2050年民机的噪声水平相比于2000年分别降低50%和65%。
中国民航部门也针对航空器噪声提出了相应的审定标准,并写入中国民航规章第 36 部(CCAR-36)[3-4]。
现代大型民用飞机的噪声水平已成为制约飞机取得适航证的关键因素之一[5]。
因此,国内外相关单位对飞机的主要噪声源、噪声产生机理和控制方法开展了大量的研究。
现代大型飞机的主要噪声源包括发动机噪声和机体噪声两大类。
早在1970年代,Gibson[6-7]、 Revell[8]等人通过飞行试验测量了滑翔机、运输机等不同种类的飞机飞过机场时产生的噪声大小和噪声源分布,并指出机体部件是一类可能的噪声源。
自20世纪80年代初以来,随着民用飞机大涵道比涡轮风扇发动机的广泛应用,发动机噪声已经显著下降。
尤其在飞机起飞、降落阶段,起落架放下且增升装置打开,发动机处于低功率状态,此时起落架、增升装置等机体部件产生的气动噪声已经与飞机发动机噪声处于相同的水平,甚至超过发动机噪声[9-13]。
因此机体噪声已经成为大型客机一类重要的噪声源。
无论是从航空适航条例还是从舒适性、环保等方面来看,开展机体噪声相关问题的研究并进行相应的减噪是十分必要的。
Dobrzynski[9]总结过去40年间国内外在飞机机体气动噪声领域的成果后指出,若按产生的噪声强度依次排列,现代大型飞机的机体噪声源包括起落架、前缘缝翼、后缘襟翼、襟翼侧缘、增升装置导轨,及扰流板和部件间的相互影响;但对于窄体飞机和支线飞机,增升装置噪声的强度几乎与起落架噪声相当。
因此起落架噪声被认为是现代大型飞机最重要的一类机体噪声。
本文主要综述起落架相关的气动噪声问题的研究进展。
航空部件气动噪声的研究方法主要有风洞试验、飞行试验、数值模拟和理论分析等多种方法。
综合考虑研究成本、时间、结果精度等因素,过去几十年对起落架进行气动声学研究最常用的方法还是风洞试验。
起落架噪声主要为宽频噪声,其产生机理包括两大类:一类是钝体分离噪声,即气流流过起落架钝体部件发生流动分离、再附着等流动现象而辐射的噪声;另一类是干扰噪声,即上游部件的非定常湍流尾迹作用于下游部件而产生的噪声[1,4]。
但是主要噪声源位置和远场噪声特性与起落架构型密切相关。
20世纪70年代末,Heller和Dobrzynski[14]对一个简化的两轮小车式起落架进行了远场噪声大小和指向性的测量,并分析了各个起落架部件对总噪声的贡献。
结果表明起落架过顶方向的噪声主要产生于起落架轮胎,而侧边方向的噪声则主要来自于支撑杆部件。
Dobrzynski等人[15]在DNW-LLF风洞中对全尺寸A320和A340的前起落架和主起落架进行了试验研究,发现起落架辐射的总声压级与起落架的支柱尺寸、轮胎直径和支柱数目等参数密切相关,会随着支柱尺寸和数目的增加而增大。
Guo等人[16]在LSAF气动声学风洞中对全尺寸B737飞机的主起落架辐射的噪声进行了测量,发现起落架低频、中频和高频的噪声源分别为起落架轮胎、主支柱和细小部件。
Yokokawa等人[17]在日本RTRI风洞对40%缩放的两轮主起落架模型进行了远场噪声测量,发现两轮中间的连接轴区域是最主要的噪声源。
Lazos [18]测量了四轮起落架的时均流场,并指出前后两轮之间存在一个非定常的旋涡,这被认为是四轮起落架主要的噪声源。
除了两轮和四轮起落架外,人们对现代大型宽体客机中更常见的六轮小车式主起落架构型也进行了深入的研究。
Stoker[19-20]、Horne[21-22]、Ravetta[23]、Ringshia[24]等人分别对Boeing777六轮小车式主起落架的缩比模型进行了试验研究,Jaeger[25]、Oelemans[26]、Humphreys[27]等人分别对其它六轮小车式起落架进行了试验研究,从他们的试验结果中,能够总结出一些非常重要的起落架噪声特点,一是起落架轮胎的数量不仅会改变低频噪声的大小,也会影响高频噪声的大小,另一个就是真实起落架上存在的小尺寸细小零部件,会产生额外的高频噪声。
此外,起落架的安装效应会导致真实起落架与风洞试验中起落架产生的噪声存在差异。
除试验研究外,CFD和FW-H方程相结合的混合方法、CAA计算气动声学等数值计算方法逐渐成为研究起落架等飞机部件气动噪声的另一类主要方法。
Xiao等人[28]用DDES方法模拟了四轮起落架的流场,结果显示从起落架前轮会脱落出很强的旋涡,周期性地撞击后轮,同时旋涡也会与前轮的后侧有周期性地相互作用,这些流动现象可以产生很强的辐射噪声。
Drage[29]等人对简化的B747前起落架进行了数值模拟,并将得到的结果运用FW-H方程进行远场噪声的计算,他们发现对起落架的几何形状进行很小的改动,可能会导致辐射的噪声场有很大的差别。
Souliez等人[30]采用 CFD和FW-H方程相结合的混合方法计算稍复杂四轮起落架的远场噪声,但是他在FW-H方程积分面的选择上与别人有很大不同,他不仅研究了固体表面积分的情况,同时也研究了包围起落架模型的空间虚拟表面积分的情况。
结果表明采用两种不同的积分面计算得到的远场噪声存在一定的差异,他认为这是由于通常的固体壁面的积分形式不能包含空间中存在的四极子声源。
他们的计算结果还发现主支撑杆的噪声在起落架前方和后方的观测点传播的声压级更大。
Li等人[31]对同一个起落架模型进行了噪声模拟,指出从上游支撑杆上脱落下来的旋涡会与下游支杆相互作用,产生额外的噪声。
Liu等人[32]使用高阶有限差分算法对一个简化起落架模型(LAGOON模型)进行了远场噪声计算,结果表明轮胎是最主要的噪声源之一,两轮之间的连接杆在起落架正下方产生了更强烈的噪声。
国内也对起落架噪声问题开展了相应的研究。
西北工业大学的宋文萍等人[33]总结了飞机机体气动噪声相关计算方法。