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)
洁净信号处理算法 ,通过对传声器阵列混淆和旁瓣
角度时 ,起落架噪声的声级在不同频率范围有一定的差异。襟翼侧缘噪声频谱是一个包含有个别明显单音噪声的宽频噪声谱 ,襟翼内侧缘噪声谱和外侧缘噪声谱有明显的差异 ,在低频范围 ,襟翼侧缘噪声的指向性比较明显 ,但在高频范围 ,襟翼侧缘噪声没有明显的指向性。关键词 :机体噪声 ;平面传声器阵列 ;噪声测量 ;飞机噪声 ;气动声学中图分类号 : V21 文献标识码 :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
飞机噪声主要是由于空气流过飞机机体结究最早可以追溯到 1969年 ,当时美国 Calac公构和飞机发动机时产生的气流压力脉动向外传司为美国海军开展“超安静”侦察机可行性研究播而造成 ,因此飞机的噪声源是典型的气动噪时[2] ,首次全面地实验测量了不同类型飞机机声源 ,通常分为发动机噪声源和机体噪声源[1]。体噪声 ,实验结果揭示了机体噪声在飞机噪声根据引起气流脉动的部件不同 ,飞机机体噪声辐射中的重要性 ,使人们首次认识到仅靠降低源分为机翼 (含尾翼)边界层噪声、襟翼噪声、缝发动机噪声是无法达到以后飞机噪声签证的要翼噪声和起落架噪声等。对飞机机体噪声的研求。近年来 ,随着在发动机降噪技术中不断取
收稿日期 :2007205229 ;修订日期 :2007211218得实质性的技术进展 ,国内外普遍认识到 ,机体基金项目 :国防科技工业民用飞机专用科研项目噪声将成为未来飞机设计和发展过程中的重要通讯作者 :乔渭阳 E2mail : qiaowy @nwpu. edu. cn障碍 ,而且 ,随着更加严格的民航噪声规则的实
应用一个无方向特性的传声器可以测得一个标量的声压时间历程 ,这个时间历程仅仅度量了在传声器位置处大气压力脉动的大小 ,不能得到其他更多的声源信息。但是 ,由于在大气中传播的声信号空间域和时间域的特征声源的基本特
性 (声源极性、声源距离、方位等)和声传播的物理
规律等都有一定的明确关系
,因此 ,通过对空间不计算机条件和数值计算方法 ,通过数值求解非定
同位置声信号的组合分析 ,结合声传播物理规律常气动力学方程的方法 (如 CAA方法)来研究飞的知识 ,就可以确定出声源更多的信息。传声器机机体噪声源 ,并找出它们的特征仍是不现实的。阵列测量技术就是通过在空间多个确定的位置上而从实验角度考虑 ,由于机体表面的结构细节和排列的一组传声器阵列对声场的测量 ,并将不同
施 ,降低飞机机体噪声将成为航空界必须面对的重要问题[329]。
尽管目前对机体噪声源的产生机制和噪声场辐射特征已经有了基本的认识 ,但是 ,还远没有得到完善的机体噪声预测模型和可靠、可行的机体噪声抑制方法。造成这种现象的一个重要原因是因为飞机机体噪声无论从数值模拟还是从实验测量来讲 ,都有很大的困难[3、10211 ]。众所周知 ,商用客机是当代人类所使用的大型运输器之一 ,当飞机各种增升装置打开后 ,飞机具有复杂的外形结构 ,围绕这种结构的飞机流场是三维的、黏性的并伴随有复杂涡系运动的复杂流场 ,要应用目前的
开展全尺寸的机体噪声实验是所必须的。而又由于在飞机表面总是存在多个噪声源 ,为了研究全尺寸结构飞机表面上各个独立的噪声源 ,就必须采用声源分离技术 (也叫声源定位技术)对单个的声源进行测量和分析。
应用平面传声器阵列对飞机飞行中的噪声源进行测量分析是近年来逐渐兴起的、并已经逐渐得到广泛使用的研究飞机机体噪声的实验研究方法[ 12 ]。应用这种方法 ,可以分辨出真实飞机机体结构和真实的飞机飞行条件、飞机机体上的各个重要的噪声源、获得各个声源的噪声辐射场特征而不仅仅是一个飞机总的噪声辐射场[ 12215 ]。
作者成功地发展了大规模平面传声器阵列测量技术 ,并对多种飞机的气动噪声源进行了实验测量分析 ,获得了丰富的飞机噪声实验数据[ 16222 ]。但是 ,由于受到传声器阵列波束模式混淆和旁瓣的影响 ,实验结果往往不能清晰地分辨出相距较近的飞机机体噪声源。本文在以前研究工作的基础上 ,改进了平面传声器阵列数据处理方法和软件 ,发展了平面传声器阵列数据处理的新算法 —
洁净信号处理算法 ,提高了实验数据的信噪比 ,研究表明 ,新的信号处理算法可以更加清晰地分离出飞机表面的气动噪声源。本文以某型单通道支线客机为对象 ,对飞机进场着陆过程中的噪声源分布特征进行了计算分析 ,并详细地分析了飞机机体主要噪声源 ——
起落架和襟翼的噪声特征 ,得到了更加精确的实验结果。
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本文链接地址：航空学报08大飞机专刊(84)
