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第一章 绪 论

§1.1 噪声（飞机噪声）控制的意义

飞机噪声在四十年代初就引起了飞机设计师的注意。那时由于飞机发动机的功率迅速提高，使飞机噪声成为一个比较重要的社会和科学技术问题。民航运输初期，噪声主要影响机组人员和乘客的舒适，飞机内机务人员需要进行语言通话，感觉到飞机噪声干扰通话清晰度。二次大战后，飞机噪声不仅作为机内少数人的舒适和效率问题，而且增高了的噪声会影响飞机内部仪器设备的正常工作，对飞机本身结构产生声疲劳和损伤，影响飞机的飞行寿命和安全，因此疲劳成为飞机设计的一个重要问题。七十年代以来，由于飞机载重量增加和航空运输事业的迅速发展，飞机噪声对机场地面工作人员和生活在机场附近的人们产生烦扰，妨害居民睡眠和休息，引起听力损失，降低工作效率，严重影响身心健康。

六十年代，由于飞机噪声在美国引起大量的投诉案件，在欧洲出现了城市公众的强烈抗议活动，政府不得不开始采取积极的行动。于是，在伦敦的国际会议上签署了通过“审定”对制造厂的产品加以控制的方案。美国联邦航空局（FFA）立刻开始考虑建立一个噪声审定制度，并确定用有效感觉噪声级EPNL作为审定的噪声评价参数。1969年在国际民航组织（ICAO）的主持下，召开了有美、英、法等主要国家参加的国际会议，并成立了ICAO的飞机噪声委员会（CAN），负责处理世界范围内的逐步升级的机场噪声问题。1971年美国国会通过联邦航空规章的一个新章节－FAR Part 36,要求新设计的飞机都要符合Part 36的规定。我国的空运业起步较晚，但发展很快。1986年12 月在中国航空学会主持下，召开了民用航空发展研讨会，全面讨论了民航运输的前景、规划政策。有关单位参照美国FAR Part 36提出了中国民航规章的新章节－CCAR 36章，作为我国客机制造的噪声审定标准。

今天，所有新的民用运输机，不管其类型、大小、重量或动力装置设计，必须满足国内以及国际上大部分国家的噪声要求。此外，对噪声级高的飞机实行宵禁，白天按时间规定噪声标准，征收噪声超标附加费，使用机场场地的控制以及按控制值监测噪声等。所有这一切限制的目的是为了求得一个安静的环境，但对航空运输业来说，就要增加成本。因此航空公司要选购低噪声的飞机，这增加了

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工业界竞争的难度。

虽然飞机噪声问题首先出现在发达国家。但是我国是一个发展中的大国，空运潜力极大，这几年的客运量迅速扩大。亟须对飞机噪声问题增加了解，开展飞机源噪声的预研，发展与改进噪声控制技术，以便适应空运业不断扩大的形势，推进飞机噪声问题的解决是具有十分重要的意义的。

§1.2微穿孔板吸声结构发展的历史与现状

声是一种波动现象，它在传播过程中，遇到障碍物会产生反射和衍射现象，在不均匀的媒质中或由一种媒质进入另一种媒质时，也会发生折射和透射现象。声波在媒质中传播，由于媒质的吸收作用等，会随传播距离增加而衰减。对于声的这些认识，是改善和控制声环境的理论基础。在噪声控制中，首先是降低噪声源的辐射。工业、交通运输业可选用低噪声的生产设备和生产工艺，或是改变噪声源的运动方式（如用阻尼、隔振等措施降低固体发声体的振动，用减少涡流、降低流速等措施降低液体和气体声源辐射）。其次是控制噪声的传播,改变声源已经发出的噪声的传播途径,如采用吸声降噪、隔声等措施。再次是采取防护措施，如处在噪声环境中的工人可戴耳塞、耳罩或头盔等护耳器。

微穿孔板消声结构的发展已经有二十多年历史，它是一种低声质量、高声阻的新型吸声结构。微穿孔板的吸声结构是在普通穿孔板吸声结构的基础上发展起来的，它通过把穿孔直径减少到一毫米以下，使它流阻增大，从而不需要另外加多孔型吸声材料。这种吸声结构具有声阻和声抗效果，因此它是阻抗复合式吸声结构。相对比较，微穿孔板吸声结构，构造简单，重量较轻，适于不同的气流温度和和气流速度情况的声传播管道。而且，微穿孔板的穿孔率较低、表面光洁、不受材料限制、清洁、无污染、对气流阻力小、气流再生噪声低，适应于较高气流的情况。

我国是微穿孔板理论的发源地。自1975年马大猷教授发表了微穿孔板理论和设计以来，国内科技工作者开展了大量的实验研究和应用开发工作，微穿孔板开始在一些工业噪声控制中得到应用。

1987年，我国科技工作者研制出了微穿孔（透明）消声通风百叶窗。其原理是采用具有一定厚度的透明空腔和孔径为0.8ｍｍ的微穿孔板作为叶片，平行排列，

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百叶倾角及行间距可调。叶片间形成允许气流通过的通道，整个百叶窗可以认为是一个隔声构件。这种透明的百叶窗在现场测量时，隔声量可达10－15 dB(A)。 最近在设计双层隔声通风窗帘时，在床内一侧附上透明微穿孔板材料，使隔声效果有所提高，采用透明微穿孔板吸声结构在窗户上的做法，都是利用了微穿孔板清洁、无污染的优势，并考虑透明采光的要求。

进入90年代，微穿孔板在国内噪声控制工程、改善厅堂音质方面得到广泛的应用。其中，大型体育场馆的吸声吊顶、一些需要清洁环境的重要产品生产车间、医院通风系统等，相继采用了微穿孔板吸声处理。最近噪声控制专家在设计高架路声屏障时，也采用了透明微穿孔板吸声结构，大大开拓了微穿孔板应用的新领域。

国外在微穿孔板吸声结构应用方面有着很大发展。1993年德国在波恩建成了新的议会大厅。建筑师们设计建成了一个完全透明的圆形玻璃大厅，但却忽视了它的音质问题。建成后大厅前面声反射造成声聚集以及声场不均，致使在大厅中央发言一开口如入闹市。德国政府决定对新议会大厅进行改建，要求及要解决大厅内的音质问题，还要保持议会大厅水晶宫般的外貌。德国物理研究所的科研人员运用微穿孔板吸声体技术解决了这一难题。大厅墙壁上所用的微穿孔板是厚5ｍｍ的有机玻璃板，用激光钻孔，穿孔直径0.55ｍｍ,孔距3.5mm,板后空腔厚度为25－100ｍｍ。这种结构的共振频率为250－800Hｚ，吸声带宽约1个倍频程（正入射）。用倾斜的微穿孔板，或把微穿孔板做成圆柱形，可以使带宽增加至1.6个倍频程。若采用双层微穿孔板吸声结构，后面的空腔厚度分别为18mm和50mm。则吸声宽带可达到4个倍频程。

马大猷教授在1975年发表的理论中，考虑到当时的机械加工能力，做了许多近似。1997年马大猷教授又将这一理论进一步的发展，获得了精确解，为单层微穿孔板做成具有足够宽的通用吸声体的可能性奠定了理论基础。根据这一精确理论，吸声系数为最大值一半时的频率f2和f1之比，与共振时声阻ｒ有关。在ｒ＝5时，这个比值可达18.02相当于4个多吸声倍频程。现在已完成了基于微穿孔板精确理论的计算机辅助设计，并取得吸声频带大于3个倍频程的实验结果。

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§1.3新舟60(MA)飞机APU的噪声问题

由于新舟60飞机在机场停靠时APU发出巨大的噪声影响了旅客乘机的舒适度，所以飞机生产厂方中航一集团西飞公司要求加以改进减少APU噪声。本文所关注的飞机噪声问题主要是新舟60飞机APU的噪声问题。APU向外辐射的主要声源有三个：（1）排气声源：（2）进气声源；（3）机匣透射声源。由于整个APU在发动机短舱包容之内，其中的机匣辐射噪声被有效屏蔽，可以不考虑其降噪问题。因此新舟60飞机APU降噪问题，主要针对排气管道噪声和进气管道噪声的降噪技术问题。由于APU内部环境的限制以及微穿孔板吸声体构造简单、重量较轻、清洁、无污染、适于不同的气流温度和和气流速度情况的声传播管道这样的特点，所以微穿孔板吸声结构可以作为降低管道进排气噪声吸声结构的首选方案，如果考虑在管道吸声结构采取分段设计，可使其具有理想的降噪效果。

§1.4本文的内容及结构

本论文研究的内容是利用微穿孔板吸声结构的理论及公式，找到吸声率和微穿孔板吸声结构几何参数之间的关系，并能依此对各项参数进行综合优化。在实验室内进行微穿孔板吸声结构室内声学特征的实验分析；根据微穿孔板吸声结构室内声学特征的实验分析结果，进行进一步的吸声结构的优化设计，并将此结构运用到给新洲60飞机APU降噪的工程中。

论文主要结构如下：

(1)第一章为文章的绪论部分，介绍了本论文的工作背景。

(2)第二章主要介绍了微穿孔板吸声结构和微穿孔板消声器的有关基本理论。 (3)第三章分析了新舟60飞机APU的源噪声状况，通过对新舟60飞机APU的源噪声实验测量和数据处理得出了APU噪声的频谱图。

(4)第四章利用微穿孔板吸声结构的理论和APU噪声特征，针对新舟60飞机的APU噪声问题进行降噪设计。

(5)第五章介绍在飞机场给新舟60飞机APU的排气管道装上消声器后其噪声场试验过程和结论。

(6)第六章得出本文的主要研究结论

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