Qiao Weiyang
1 , Ulf Michel2
(1. School of Engine and Energy , Northwestern Polytechnical University ,
’
(2. Engine Acoustics Department , German Aerospace Center (DLR) , Berlin 10623 , Germany)
潔凈信號處理算法 ,通過對傳聲器陣列混淆和旁瓣
角度時 ,起落架噪聲的聲級在不同頻率范圍有一定的差異。襟翼側緣噪聲頻譜是一個包含有個別明顯單音噪聲的寬頻噪聲譜 ,襟翼內側緣噪聲譜和外側緣噪聲譜有明顯的差異 ,在低頻范圍 ,襟翼側緣噪聲的指向性比較明顯 ,但在高頻范圍 ,襟翼側緣噪聲沒有明顯的指向性。關鍵詞 :機體噪聲 ;平面傳聲器陣列 ;噪聲測量 ;飛機噪聲 ;氣動聲學中圖分類號 : V21 文獻標識碼 :A Abstract : An improved data reduction method , called as the Clean Algorithm , for the measurement of aircraft flying noise with the large planar microphone array is developed. In the Clean Algorithm , the simulation of re2 sponse of a point source at the position of maximum sound emission in source map is firstly carried out. Then , this response is subtracted from the source distribution to reduce the aliases and side lobes. This paper applies successfully the Clean Algorithm to flyover experiments with a planar microphone array which consists of 111 microphones,andfocusareontheairframenoisesources,suchasflap side2edge noise source , nose landing gear noise source , and main landing gear noise source. It is shown that the sound emission of the airframe structures can be identified distinctly. The improvement by Clean Algorithm is apparent. The spectra , direc2 tivity and sound pressure level of airframe noise are presented. It is found that the spectra of flap side2edge noise and landing gear noise are a broadband noise with some tones. Sound pressure level is different at differ2 ent emission angle and in different frequency for the same noise source. Key words : airframe noise; planar microphone array; noise measurement; aircraft noise; aeroacoustics
飛機噪聲主要是由于空氣流過飛機機體結究最早可以追溯到 1969年 ,當時美國 Calac公構和飛機發動機時產生的氣流壓力脈動向外傳司為美國海軍開展“超安靜”偵察機可行性研究播而造成 ,因此飛機的噪聲源是典型的氣動噪時[2] ,首次全面地實驗測量了不同類型飛機機聲源 ,通常分為發動機噪聲源和機體噪聲源[1]。體噪聲 ,實驗結果揭示了機體噪聲在飛機噪聲根據引起氣流脈動的部件不同 ,飛機機體噪聲輻射中的重要性 ,使人們首次認識到僅靠降低源分為機翼 (含尾翼)邊界層噪聲、襟翼噪聲、縫發動機噪聲是無法達到以后飛機噪聲簽證的要翼噪聲和起落架噪聲等。對飛機機體噪聲的研求。近年來 ,隨著在發動機降噪技術中不斷取
收稿日期 :2007205229 ;修訂日期 :2007211218得實質性的技術進展 ,國內外普遍認識到 ,機體基金項目 :國防科技工業民用飛機專用科研項目噪聲將成為未來飛機設計和發展過程中的重要通訊作者 :喬渭陽 E2mail : qiaowy @nwpu. edu. cn障礙 ,而且 ,隨著更加嚴格的民航噪聲規則的實
應用一個無方向特性的傳聲器可以測得一個標量的聲壓時間歷程 ,這個時間歷程僅僅度量了在傳聲器位置處大氣壓力脈動的大小 ,不能得到其他更多的聲源信息。但是 ,由于在大氣中傳播的聲信號空間域和時間域的特征聲源的基本特
性 (聲源極性、聲源距離、方位等)和聲傳播的物理
規律等都有一定的明確關系
,因此 ,通過對空間不計算機條件和數值計算方法 ,通過數值求解非定
同位置聲信號的組合分析 ,結合聲傳播物理規律常氣動力學方程的方法 (如 CAA方法)來研究飛的知識 ,就可以確定出聲源更多的信息。傳聲器機機體噪聲源 ,并找出它們的特征仍是不現實的。陣列測量技術就是通過在空間多個確定的位置上而從實驗角度考慮 ,由于機體表面的結構細節和排列的一組傳聲器陣列對聲場的測量 ,并將不同
施 ,降低飛機機體噪聲將成為航空界必須面對的重要問題[329]。
盡管目前對機體噪聲源的產生機制和噪聲場輻射特征已經有了基本的認識 ,但是 ,還遠沒有得到完善的機體噪聲預測模型和可靠、可行的機體噪聲抑制方法。造成這種現象的一個重要原因是因為飛機機體噪聲無論從數值模擬還是從實驗測量來講 ,都有很大的困難[3、10211 ]。眾所周知 ,商用客機是當代人類所使用的大型運輸器之一 ,當飛機各種增升裝置打開后 ,飛機具有復雜的外形結構 ,圍繞這種結構的飛機流場是三維的、黏性的并伴隨有復雜渦系運動的復雜流場 ,要應用目前的
開展全尺寸的機體噪聲實驗是所必須的。而又由于在飛機表面總是存在多個噪聲源 ,為了研究全尺寸結構飛機表面上各個獨立的噪聲源 ,就必須采用聲源分離技術 (也叫聲源定位技術)對單個的聲源進行測量和分析。
應用平面傳聲器陣列對飛機飛行中的噪聲源進行測量分析是近年來逐漸興起的、并已經逐漸得到廣泛使用的研究飛機機體噪聲的實驗研究方法[ 12 ]。應用這種方法 ,可以分辨出真實飛機機體結構和真實的飛機飛行條件、飛機機體上的各個重要的噪聲源、獲得各個聲源的噪聲輻射場特征而不僅僅是一個飛機總的噪聲輻射場[ 12215 ]。
作者成功地發展了大規模平面傳聲器陣列測量技術 ,并對多種飛機的氣動噪聲源進行了實驗測量分析 ,獲得了豐富的飛機噪聲實驗數據[ 16222 ]。但是 ,由于受到傳聲器陣列波束模式混淆和旁瓣的影響 ,實驗結果往往不能清晰地分辨出相距較近的飛機機體噪聲源。本文在以前研究工作的基礎上 ,改進了平面傳聲器陣列數據處理方法和軟件 ,發展了平面傳聲器陣列數據處理的新算法 —
潔凈信號處理算法 ,提高了實驗數據的信噪比 ,研究表明 ,新的信號處理算法可以更加清晰地分離出飛機表面的氣動噪聲源。本文以某型單通道支線客機為對象 ,對飛機進場著陸過程中的噪聲源分布特征進行了計算分析 ,并詳細地分析了飛機機體主要噪聲源 ——
起落架和襟翼的噪聲特征 ,得到了更加精確的實驗結果。
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