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飞机适航噪声起飞试验等效方法研究

飞机适航噪声起飞试验等效方法研究

作者：冯叔阳中国民航大学

学位级别：硕士

伴随着航空运输量的不断增加带来的日益严重的飞机噪声问题,越来越严厉的适航噪声标准也相继出台。新型号飞机在适航取证的时候将面临更严峻的噪声适航审定。面对更加严格的噪声适航审定程序的挑战,能够降低噪声适航审定成本、缩短噪声... 详细信息

伴随着航空运输量的不断增加带来的日益严重的飞机噪声问题,越来越严厉的适航噪声标准也相继出台。新型号飞机在适航取证的时候将面临更严峻的噪声适航审定。面对更加严格的噪声适航审定程序的挑战,能够降低噪声适航审定成本、缩短噪声适航审定周期的等效飞行试验程序是新型号飞机适航取证工作的重要措施之一。本文以在飞机全推力起飞过程中对飞机噪声贡献量最大的发动机喷流噪声为研究对象,采用CFD和CAA相结合的混合数值算法,研究静态发动机喷流的流动特性和噪声特性,在计算静态噪声的基础上,结合飞机适航噪声起飞试验的基准航迹,通过声传播的修正,得到起飞飞行状态下的喷流噪声辐射特性,通过此方法初步建立适用于飞机噪声适航审定的等效程序的技术体系,为新型号飞机在适航取证之前设计起飞试验的等效程序提供一种计算方法。本文的主要工作如下:(1)喷流流场和声场数值计算理论和方法研究。对直接数值模拟、雷诺时均、大涡模拟三种湍流计算模型和Lighthill声类比、Mohring声类比两种气动噪声计算模型进行介绍。通过NASA的SMC002号喷管的喷流实验,验证了大涡模拟流场计算的可靠性,对比分析了Lighthill声类比和Mohring声类比两个算法的可靠性,Mohring声类比更适合高亚音速喷流噪声的计算。(2)飞行状态下喷流噪声修正方法研究。分析飞机噪声适航性审定的基本要求,根据ANP数据库确立适航噪声起飞试验基准航迹的计算模型。研究了噪声多普勒效应修正模型、大气吸收衰减模型和声学叠加原理。(3)对CFM56-7B发动机喷管的简化缩尺模型的流场特点和静态声学特征分析。分析了流场的基本结构以及涡的演化过程,结合声场特点分析了喷流致噪的原理以及喷流噪声的频谱特性和指向性,在此基础上计算结合B737-800的适航噪声起飞试验基准航迹,得到飞行态的噪声结果,构建其切入飞行程序。

关键词：喷流噪声切入飞行程序大涡模拟声类比噪声适航审定

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飞机适航飞越噪声信号分析方法研究

飞机适航飞越噪声信号分析方法研究

作者：白伟伟中国民航大学

学位级别：硕士

在目前的航空器噪声研究中,主要使用1/3倍频程数据来进行噪声预测和研究,但难以准确计算出航空器相对于地面噪声测量点做变速移动对接收噪声信号的影响,包括对噪声信号的压缩扩展和信号的多普勒频移。通过对飞机飞越噪声信号分析方法中... 详细信息

在目前的航空器噪声研究中,主要使用1/3倍频程数据来进行噪声预测和研究,但难以准确计算出航空器相对于地面噪声测量点做变速移动对接收噪声信号的影响,包括对噪声信号的压缩扩展和信号的多普勒频移。通过对飞机飞越噪声信号分析方法中噪声信号计算理论方法进行研究,对噪声信号在声速分布线性变化的介质中传播距离、传播时间进行研究,并模拟出飞机起飞飞越过程中发动机产生的原始噪声信号,使用声线法计算出地面噪声测量点接收噪声信号,从而对飞机在起飞飞越过程中地面噪声测量点接收噪声时域信号进行分析研究。基于ANP数据库中EMB190飞机某次起飞飞越的各种参考数据,计算出该型飞机某次起飞的航迹数据。使用与该型飞机发动机同系列发动机地面静态噪声测试1/3倍频程数据,通过飞机飞行修正后得到飞机飞行时发动机某转速下与发动机轴线夹角为不同角度的1/3倍频程数据,从而计算出飞机飞行时与发动机轴线夹角为不同角度时发动机噪声时域信号最大声压值。使用该声压数据和经过飞行修正后的发动机1/3倍频程数据来模拟飞机发动机在飞机起飞飞越时产生的原始噪声时域信号。通过飞机飞越噪声计算理论和声音传播理论公式计算出地面噪声测量点每隔0.5秒接收噪声时域信号,计算每0.5秒时间段内噪声时域信号24个1/3倍频程内的瞬时声压级,根据CCAR-36部规定的方法计算出该飞机发动机该次起飞飞越噪声测量中的有效感觉噪声级;同时,使用计算得到的每隔0.5秒噪声时域信号来研究当飞机相对于地面噪声测量点运动时对接收噪声信号的影响,结果表明当飞机做接近或远离地面噪声测量点的运动时,地面噪声测量点接收到噪声信号会被压缩或扩展,接收信号的频率会变大或减小,从而使频率发生移动。使用多普勒频移公式计算得到的结果验证了频移的正确性,从而为使用噪声时域信号进行噪声预测和研究提供一定的参考。

关键词：噪声适航审定飞越噪声 1/3倍频程噪声时域信号信号分析

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航空发动机主要噪声源定量评估方法研究

航空发动机主要噪声源定量评估方法研究

作者：张家齐中国民航大学

学位级别：硕士

随着民用航空器活动的日益频繁,噪声问题引起了适航当局和工业方的高度重视。发动机是航空器的主要噪声源,其贡献度与航空器的飞行状态直接相关,对发动机整机噪声源的定量评估不仅有利于国产发动机开展针对性声学设计,同时能够提升我国... 详细信息

随着民用航空器活动的日益频繁,噪声问题引起了适航当局和工业方的高度重视。发动机是航空器的主要噪声源,其贡献度与航空器的飞行状态直接相关,对发动机整机噪声源的定量评估不仅有利于国产发动机开展针对性声学设计,同时能够提升我国民机适航评价能力。为此,本文采取理论分析和试验数据验证相结合的方法,探索发动机部件噪声的精细化分解和静态发动机噪声向飞行状态映射中的关键影响因素,开发基于远场指向性测点数据的发动机整机噪声源分离方法,以及将整机及各部件静态噪声映射至飞行条件的分析方法,为发动机针对性噪声控制、噪声预测模型精度验证和整机适航符合性验证提供适用方法和工具平台。针对不同部件噪声源频率和幅值的双重分离需求,在理论和试验层面完成了多种时、频域信号处理方法的有效性和适用性评估,在此基础上发展了一种基于多算法联合的自适应发动机噪声源精细化分解方法,同时探索深度学习方法应用于发动机声源分离的可行性,获得了不同工况、角度处与发动机整机噪声分辨率相同的风扇、喷流噪声频谱及指向性特征。针对发动机静态噪声向飞行状态的修正问题,采取理论分析方法梳理飞行条件下引起各部件噪声频率和幅值变化的飞行状态、发动机工况及大气环境条件等影响因素,结合最新修订的适航噪声规章中的飞行航迹、测量点位置、气象条件等因素,考虑位置关系,形成进近、飞越和边线测点处有效感觉噪声级的量化评估方法。最后,利用MATLAB编程工具编写后端代码,并设计用户界面,搭建了具有噪声源分解和适航噪声符合性评估功能的软件平台。

关键词：航空发动机噪声适航审定声源分离信号处理地空映射

新舟700螺旋桨飞机NPD数据库创建方法研究

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新舟700螺旋桨飞机NPD数据库创建方法研究

作者：刘勇中国民航大学

学位级别：硕士

随着民航事业的不断发展,航空给人们的生产和生活带来便捷的同时,由其引发的航空器噪声污染问题也越来越受到民众的关注。特别是近些年来,国内机场数量不断增加,在各个机场起降的飞机机型和航线密度都在不断增加,由航空器噪声引发的机... 详细信息

随着民航事业的不断发展,航空给人们的生产和生活带来便捷的同时,由其引发的航空器噪声污染问题也越来越受到民众的关注。特别是近些年来,国内机场数量不断增加,在各个机场起降的飞机机型和航线密度都在不断增加,由航空器噪声引发的机场建设和周围居民的冲突事件时有发生。为了应对日益严重的航空器和机场噪声问题,由各国政府和民航组织制定的噪声审定标准和规章相继出台,对飞机的噪声水平进行严格的限制。为了更好地开展飞机噪声适航审定工作,鉴于飞机的噪声Noise-功率Power-距离Distance(NPD)数据库在这一过程中的重要作用,那么创建飞机的NPD数据库就成为一项亟待完成的任务。本文以新舟700螺旋桨飞机的NPD数据库为研究对象,研究了其创建方法及其在噪声预测中的应用。首先,本文以我国的《航空器型号和适航合格审定噪声规定》为基础,结合《国际民用航空公约附件16》和《环境技术手册》,研究了重型螺旋桨驱动飞机在进行基准飞行和等效飞行试验时的场地要求和环境要求,关于噪声试验数据的采集、分析处理以及计算也在本文中进行了分析;其次,由于等效飞行航迹程序在飞机噪声适航审定工作中的重要地位,本文通过具体实例对等效飞行程序切入点的确定进行了详细的说明;第三,本文以新舟700螺旋桨飞机的竞争机型的实际测量数据为基础,实现了重型螺旋桨驱动飞机NPD数据库的创建,并且利用C#编程语言进行了NPD数据库查询系统的开发;最后,通过实例研究了重型螺旋桨驱动飞机的NPD数据库在噪声预测中的应用,并且开发了噪声预测系统,实现了衍生型飞机噪声值的预测。本文对于今后减少新舟700飞机的衍生型飞机的噪声适航审定工作成本有很大帮助。

关键词：噪声适航审定新舟700 螺旋桨飞机 NPD数据库噪声预测衍生机

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航空发动机燃烧室噪声级适航性评估

航空发动机燃烧室噪声级适航性评估

作者：朱欢中国民航大学

学位级别：硕士

国际民航组织(ICAO)的航空环境保护委员会(CAEP)于2013年2月14日通过了最新的飞机噪声适航性标准,新标准要求从2017年起在当前适用标准的基础上使总的噪声水平再降7 EPNdB,以进一步降低飞机的噪声水平。然而目前民用航空飞机的主要噪声... 详细信息

国际民航组织(ICAO)的航空环境保护委员会(CAEP)于2013年2月14日通过了最新的飞机噪声适航性标准,新标准要求从2017年起在当前适用标准的基础上使总的噪声水平再降7 EPNdB,以进一步降低飞机的噪声水平。然而目前民用航空飞机的主要噪声源之一是发动机,发动机的主要噪声源之一是燃烧室,所以建立民用飞机发动机燃烧室噪声级适航性评估平台对我国飞机适航评估具有重要意义。在航空发动机研发之初便对其燃烧室噪声贡献量进行评估,可以有效地降低发动机噪声测量成本,同时为发动机研发者提供燃烧室噪声评估数据,有利于我国摆脱国际上对民用飞机发动机噪声研究的限制。本文首先研究了飞机噪声的适航性评估标准,介绍了三种航空发动机燃烧室噪声评估方法,分别是SAE法、小发动机法和窄频法,通过MATLAB GUI建立了基于这三种方法的燃烧室噪声级适航性评估平台,该评估平台可以计算1m-10km范围内的声压级SPL、A加权声压级dBA和有效感觉噪声级EPNL,针对某型发动机采用了三种方法进行评估,通过对比这三种方法评估的数据和发动机静态测试数据,验证了所建模型的可靠性和准确性。其次,通过评估数据,本文还分析了燃烧室噪声特性,揭示了燃烧室噪声随指向性角度、频率、距离、发动机转速的变化规律,研究了燃烧室噪声在不同飞行阶段(横测、飞越和进近)占发动机总噪声的比重,计算并作出了燃烧室噪声等值线。最后考虑了大气的声衰减效应和噪声类型的不同对评估结果的影响,然后对本文评估的燃烧室噪声进行了适航性评估,这为我国在发动机研制和适航方面的研究提供了一定的参考。

关键词：燃烧室噪声 SAE法噪声适航审定 EPNL GUI编程

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C919飞机噪声边线衰减的预测研究

机械研究与应用 2017年第3期30卷 23-25,28页

作者：闫国华孙慧中国民航大学航空工程学院天津300300

我国自主研发的C919飞机即将进入适航取证阶段,飞机噪声适航审定规章对边线噪声作了相应规定,因而预测飞机的边线噪声级可为噪声适航审定提供参考,其中边线衰减是预测边线噪声级的一个重要部分。为了预测C919飞机的边线衰减,对国际汽车... 详细信息

我国自主研发的C919飞机即将进入适航取证阶段,飞机噪声适航审定规章对边线噪声作了相应规定,因而预测飞机的边线噪声级可为噪声适航审定提供参考,其中边线衰减是预测边线噪声级的一个重要部分。为了预测C919飞机的边线衰减,对国际汽车工程师协会SAE中的边线衰减几何模型和算法进行了研究,并根据边线衰减与仰角和边线偏移距离的关系,绘制了边线衰减曲线,结合由飞机-噪声-性能ANP数据库算得的C919飞机起飞航迹预测边线衰减。

关键词： C919飞机噪声适航审定边线衰减起飞航迹

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小型螺旋桨飞机适航噪声测试与评定程序研究

电声技术 2023年第8期47卷 117-120,124页

作者：乔凯俐谢清平中国飞行试验研究院飞机飞行试验技术研究所陕西西安710089

针对我国民机噪声适航起步晚、适航审定技术与欧美国家存在差距等问题,以小型螺旋桨飞机为研究对象,开展适航审定技术研究,梳理噪声测量试验中涉及的基准条件计算、飞行试验技术、数据处理修正等方法,形成适航噪声测试与评定程序,满足... 详细信息

针对我国民机噪声适航起步晚、适航审定技术与欧美国家存在差距等问题,以小型螺旋桨飞机为研究对象,开展适航审定技术研究,梳理噪声测量试验中涉及的基准条件计算、飞行试验技术、数据处理修正等方法,形成适航噪声测试与评定程序,满足中国民用航空规章第36部《航空器型号和适航合格审定噪声规定》(CCAR-36部)的相关技术要求。将该程序应用于某小型螺旋桨飞机噪声适航审定,结果表明该程序合理可行,计算得到的某小型螺旋桨飞机适航审定平均噪声级和90%置信限均满足要求。

关键词：小型螺旋桨飞机飞行试验起飞噪声噪声适航审定