涡扇发动机噪声特性及降噪措施分析

　　一、引言

　　早在上个世纪70年代，飞机噪声的污染问题就开始引起人们的关注。随着航空运输业的发展，世界各国都相继制定了严格的适航噪声标准，如《美国联邦适航条例(FAR)第36部》、《欧洲联合适航标准第36部》.、《国际民航公约附件1助以及《中国民用航空噪声规章第36部(cCAR一36)》等。随着社会的发展，人们对飞机噪声的要求越来越严格，如何更有效的降低发动机噪声已经成为世界航空业急需解决的问题。

　　二、发动机嗓声产生机理

　　当代飞机广泛使用的涡轮风扇发动机是一个复杂的噪声系统，主要声源分为四个部分:风扇/压气机噪声源、燃烧噪声源、涡轮噪声源和喷流噪声源。其中风扇/压气机噪声和喷流噪声是发动机的主要噪声源。要减小飞机噪声对环境的污染，首要的任务就是要了解飞机各个噪声源的噪声特性。

　　(一)风扇/压气机噪声产生机理

　　风扇/压气机噪声包括叶片通过频率下的离散单音噪声和宽频噪声以及轴通过频率下的多重单音。发动机工作时，风扇/压气机的转子和静子之间存在如下相互干涉:(l)转子叶片势流场与静子干涉;(2)静子叶片势流场与转子干涉;(3)静子叶片切割转子叶片流尾迹干涉;(4)转子叶片切割静子叶片尾迹干涉;这些干涉在叶片上产生周期性变化的非稳态气动力，是风扇/压气机离散单音噪声产生的主要原理。风扇/压气机的宽频噪声主要是由于具有随机特性的叶片脉动力所引起的。有三种典型的脉动力形成机制:(l)沿叶片表面发展的湍流边界层引起的表面压力脉动;(2)第二是在运动气体中物体表面的漩涡脱落引起的压力脉动;(3)是叶片与来流湍流的千涉，如叶片与进气湍流、下游叶片与上游叶片尾迹湍流的干涉等。

　　多重单音噪声实质上就是激波噪声。它是由于转子叶片前缘速度超过音速而产生激波引起的。转子转动时，叶片前缘外伸激波在传播过程中出现追赶、相交和归并，最终形成激波噪声。其声压主频分布存在随机性，通常发生在轴通过频率及其倍频处。

　　风扇/压气机的总噪声级的计算:

　　式中，为工作轮中总温升值;为尺寸因素;为其它影响因素(方向指标、声功率的谱分布、叶片之间的轴向间隔的影响、声音的对流影响、进口导向器的影响等等)的修正系数。

　　(二)发动机燃烧室噪声产生机理

　　燃烧室产生的噪声主要是宽带低频噪声。其来源包括:(1)进入燃烧室的不均匀气流发生紊流燃烧产生的燃烧噪声:(2)燃烧室的共鸣现象;(3)燃烧室出口气流的非定常膨胀冲击涡轮导向器产生的压力脉动。可以肯定，燃烧室的噪声取决于燃烧，更加充分、稳定的燃烧过程能有效的降低噪声。