解密新舟700：新舟700飛機噪聲控制設計

（原標題：新舟700飛機噪聲控制設計）

新舟700是中國航空工業集團正在研製的渦槳支線客機，是我國繼續拓展渦槳支線飛機市場、提升渦槳支線飛機制造水平和市場競爭力的重要機型，是一款獨立於現有50座級新舟60飛機平臺、全新打造的先進70座級渦槳支線飛機。

使新舟700成爲一款環境友好、客艙安靜的飛機，是適航規章和環境保護標準的要求，也是積極應對國內外市場競爭、補齊短板、維護聲譽的需要。此外，由於適航規章和環境保護標準對飛機噪聲的限制日趨嚴格，更低的噪聲水平也會爲新舟700未來系列化發展提供生存空間。

螺旋槳推進的渦槳支線客機，其主要聲源及特性與渦扇客機存在明顯差異，所採用的噪聲控制關鍵技術也是針對螺旋槳噪聲的特點研發。相對於採用消聲短艙、客艙空間更大的渦扇飛機，渦槳支線飛機在噪聲控制方面通常會多付出一定比例的重量和成本。總體而言，與渦扇客機相比，渦槳支線飛機由於動力裝置推力相對較小，外場噪聲水平更低；巡航速度相對較低，客艙外表面湍流邊界層引起的噪聲也低於渦扇飛機；客艙內部除受螺旋槳影響區域外，噪聲相對較低。降低螺旋槳噪聲對客艙的影響，是渦槳支線客機噪聲控制設計的核心工作之一。爲此，發展了螺旋槳同步定相、調諧動力吸振器、主動噪聲/振動控制等設計技術，使渦槳支線客機艙內噪聲水平可以達到甚至優於渦扇客機。在實際設計中，確定客艙噪聲設計目標，這需要根據現有技術和市場水平、航程、乘客主觀感受、重量、性能、成本、可靠性和維修性等因素進行綜合與平衡，而不能一味追求噪聲級最低。

新舟700噪聲控制設計是基於國內外現有成熟技術開展的一項設計實踐，具有設計指標先進、多專業協同、國際化合作的特點。

開展前期關鍵技術研究

新舟700是國內首次在全新研製的渦槳支線飛機中全面、系統地開展噪聲控制設計。對設計團隊來說，無論是經驗還是技術，都是一項挑戰。

總設計師系統未雨綢繆，在內部立項早期即組建振動噪聲專業，專門負責振動和噪聲總體設計，目的是改變以往設計責任分散、需求不明確、改進低效的不利局面，力爭實現自頂向下的正向設計。另外，由同一團隊負責振動和噪聲設計，在艙內噪聲控制設計時能夠更全面考慮、權衡和綜合各種技術途徑。

開展新舟700前期研究，並將噪聲控制列入關鍵技術攻關項目。在前期研究中，與航空工業強度所、西北工業大學、中國民航大學等專業團隊合作，開展多領域、多專業聯合攻關。研究內容包括：渦槳支線飛機噪聲源生成機理、預計方法和控制技術；適航規章和環境保護標準要求及修訂趨勢；飛機聲學設計指標論證和噪聲測試；渦槳支線飛機艙內噪聲控制、發動機減振安裝、主動噪聲控制等技術的調研和應用研究。

前期關鍵技術研究爲新舟700順利立項創造了有利條件。通過前期研究，建立了飛機噪聲控制設計基礎能力，爲後續研製工作提供了技術保障。在前期研究推動下，新舟700概念設計階段噪聲控制設計進展順利，在噪聲頂層設計要求制定、動力裝置選型、發動機減振安裝設計、聲學材料選型等方面實現了多專業協同設計，使噪聲控制設計融入到新舟700飛機的主設計流程當中。

自頂向下協同設計

新舟700基於SAE4754A和需求工程，定義了“基於需求的研發流程”。系統工程“雙V”模型和需求管理平臺的應用，爲噪聲控制實現自頂向下協同設計提供了有力的支撐。

新舟700飛機針對主要噪聲源所採取的噪聲預測、優化/控制、驗證等技術手段，涉及聲學、飛機總體設計、結構動力學、空氣動力學、飛行力學、振動噪聲控制和主動噪聲控制等學科（領域）的設計、試驗技術，包含了大量的研究、計算和試驗工作。實際設計過程中還需要反覆迭代。離開系統工程方法和需求管理工具的支持，難以實施噪聲控制的正向設計，實現噪聲控制設計流程與飛機主設計流程的融合。以往經驗表明，如果沒有正向設計這一前提作爲支持，飛機設計完成後再開展降噪設計，成本巨大，效果有限。

飛機噪聲總體設計指標論證

確定飛機噪聲設計目標和總體設計指標，是新舟700飛機研製伊始就開展的一項關鍵工作，要充分考慮市場需求、適航規章和環境保護標準、現有渦槳支線飛機技術水平。必須認識到適航規章和環境保護標準是階梯式變化的，其噪聲限值削減趨勢和修訂時間對飛機適航取證和衍生機型研製有巨大影響。

針對適航規章和環境保護標準、座艙舒適性、地勤勞動保護三個方面，新舟700飛機分別提出了適航噪聲、艙內噪聲、停機坪噪聲三個噪聲總體設計目標和指標。其中，適航噪聲設計指標滿足當前CCAR/FAR36部和ICAO附件16第4章要求，並考慮了充分的裕度，以應對第五階段噪聲修訂和型號未來系列化發展的需要；艙內噪聲設計指標不低於同類飛機水平，能夠爲乘客提供良好的客艙聲環境；停機坪噪聲滿足ICAO附件16第9章要求，雖然此要求是非強制性的推薦標準，但考慮到新舟700飛機進入歐美市場可能遇到勞動保護法規限制，提出停機坪設計目標是必要的。

噪聲設計指標分解

噪聲設計指標分解是落實飛機噪聲總體設計指標，驅動、指導各相關專業和供應商開展協同設計的關鍵設計環節。

在新舟700噪聲設計指標分解工作中，首先針對適航噪聲、艙內噪聲和停機坪噪聲的主要聲源和聲傳播途徑進行識別，確定對噪聲/降噪貢獻大的系統、設備和部件。通過經驗方法和參考數據，將飛機總體設計指標分解至相關係統和部件，利用分解設計指標和要求開展選型和概念設計。在初步設計和詳細設計階段，對分解設計指標反覆迭代、驗證和優化，確保以最小成本和重量，經濟、合理地完成各系統聲學設計。

噪聲分解設計指標是噪聲控制設計要求和需求中的關鍵內容，通過需求管理設計平臺將噪聲分解設計指標及設計要求貫徹到相關專業，保證噪聲控制設計能夠系統、高效地開展。

設計方案和設計指標的驗證

飛機噪聲與不同波長聲波的傳播、散射和反射特性密切相關。低頻的螺旋槳諧波噪聲和飛機構型的影響，通過實驗室試驗和仿真分析不能充分模擬或評估。因此，通過專門設計的地面或飛行試驗評估和優化設計方案、驗證設計指標是必要和有效的設計手段。

在詳細設計階段，利用現有新舟60飛機平臺開展設計方案的演示驗證。通過試驗，驗證聲源預計方法，評估和優化聲學措施，爲精確評估設計目標、優化減重、降低設計風險提供了第一手數據。

在試飛階段，通過發動機、APU和環控系統聲學試驗及螺旋槳同步定相試驗等研發試驗識別、驗證和優化飛機噪聲特性，爲順利完成適航噪聲、艙內噪聲和停機坪噪聲驗證試驗，實現各項噪聲設計指標鋪平道路。

適航噪聲驗證試驗依據36部適航規章表明符合性，所有符合性驗證工作在局方的批准和監控下完成。經驗證的、符合適航規章的新舟700適航噪聲級，是飛機取得型號合格證，進入國內外市場的必要條件；艙內噪聲驗證試驗依據ISO5129進行，艙內噪聲級雖然沒有強制標準要求，但這是新舟700飛機對客戶和乘客的保證，必須以最優的性能參與市場競爭。

以我爲主國際協作

新舟700是一型國際化合作的渦槳支線飛機產品，噪聲控制設計也離不開與國外供應商的密切合作。在新舟700設計流程框架下，嚴格依據各系統分解設計指標推動與供應商的協同設計，保證設計過程風險可控。

從設計選型開始，與主要聲源系統/設備供應商，尤其是發動機、螺旋槳供應商，就設計指標、噪聲保證、權衡研究進行了充分的技術協調。其中，與道蒂完成了多輪螺旋槳近、遠場噪聲預計與優化；與加普惠完成了多輪適航噪聲預計以及飛越航跡優化。與國外供應商的密切合作是實現新舟700噪聲設計指標的重要保證。

在噪聲設計指標分解、噪聲預計和優化方面，與西門子專業團隊開展技術合作，解決仿真分析遇到的一些關鍵技術難題，爲新舟700飛機艙內噪聲控制設計方案提供了有力支撐。

全生命週期設計，持續保障

新舟700飛機客艙舒適性一定程度上取決於客艙噪聲和振動水平，兩者相互影響，設計時應綜合考慮。同時，在設計時必須考慮飛機服役後在運營中可能引起震動顯著改變的關鍵因素，以及振動變化對客艙噪聲的影響。

新舟700爲更好地控制運營中飛機振動，專門研製振動監測系統，它能夠爲用戶提供便利的日常維護和調整，保證飛機能夠始終保持在最低的振動水平下運行，實現最優的客艙舒適性。

通過新舟700飛機研製，建立了完整的渦槳支線客機噪聲控制設計能力，同時，爲系統性改善現有新舟60飛機客艙舒適性提供了設計參考。