声音传播速度_声音降噪

众所周知，超音速客机“协和号”因声爆和起飞噪音过大等问题，最终退出了市场。据估算，“协和号”客机在16000米高空以两倍声速飞行时，其产生的压强转换为声强大约相当于站在重金属摇滚音乐会的大音箱旁，给乘客带来了不舒适的体验。

为了设计和制造出更安静、舒适的飞机，航空工业的设计师们正在不断创新。他们采用新型材料、改进装饰和调整构型，以实现飞机的降噪目标。在型号研制中，他们正努力突破技术壁垒，实现噪声的正向设计与控制。未来，或许我们将看到带有内部及飞行噪声地图的飞机，这些地图将详细展示声音的强度、频率分布，并可能为乘客提供关于乘坐舒适度的实时信息。

飞机噪声设计的缘由与基本原则

对声音的承受能力有限，长时间处于高声压级的环境中会对人的听力及身体健康造成损害。飞机噪声主要分为内部噪声和外部噪声，其中外部噪声主要来源于发动机和湍流边界层，而内部噪声则主要来自环控系统和设备。早期飞机设计时并未过多考虑噪声问题，但后来发现噪声不仅影响乘客的舒适度，还可能对飞机内部设备的稳定性造成影响。

相较其他交通工具如高铁，飞机的噪声水平控制尤为关键。虽然飞机的速度较快，但按照相关关系推算，其噪声水平远超高铁。现代客机的噪声已经通过技术手段得到了很好的控制。

事物具有两面性，适当的安静也是需要考虑的问题。有时，过分的安静会成为一种困扰，如阿联酋航空的机长曾抱怨空客A380过于安静，以致于可以听到不期望的噪音。这表明在飞机噪声设计中，我们需要平衡背景噪声与人为噪声的关系。

噪声设计不仅仅是单纯地降低噪声，更重要的是控制噪声的分布并创造一个相对舒适的环境。这需要我们对声压级和声音频率分布进行精细的设计。

气动噪声的控制与设计策略

喷气式飞机在高亚声速飞行时，机身外部的T湍流边界层可能产生高达107分贝的噪声。为了有效控制这种气动噪声，设计师们在设计初期就应考虑噪声控制策略。例如，通过改变转子叶片的构型、调整流场的流动特性、填充缝翼凹面和使用声衬技术等手段来降低噪声。

针对发动机噪声，增大涵道比、降低风扇转速和优化风扇翼型等都是有效的降噪方法。波音777采用的“碎蛋壳”设计就显著降低了喷流噪声。使用复合材料减轻机体重量也能间接实现降噪效果。

目前常用的降噪方法主要有三种：对声源进行控制、从传播路径进行控制和在人耳接收处进行防护。其中，第二种方法在飞机设计中较为常见，尽管它会增加飞机重量和可能的经济性损失。

主动降噪则需要在设计初期就考虑声音的频谱分布和声波长度等因素，引入先进的技术如螺旋桨相位同步控制等。

飞机噪声设计的发展趋势

自1971年国际民航通过飞机噪声标准以来，各国都在致力于降低飞机的噪声水平。航空管理局已采用新的噪声标准，要求新设计的亚声速飞机噪音降低7分贝。我国则参考CCAR 36部进行民用飞机的设计。

随着技术的进步，主动噪声控制在飞机设计中取得了显著进展。有源噪声控制技术在飞机上的应用越来越多。例如，某些公司已经开始在飞机上安装有源噪声控制系统，通过微工艺在很薄的纸板上设计流体自适应放大器等先进技术来降低飞机噪声。

未来，随着环保意识的增强和技术的不断进步，飞机的噪声设计将更加注重平衡与舒适的关系，为乘客提供更加宁静、舒适的飞行体验。