飛機如何降低艙內噪聲

徐俊偉　韓峰

隨著技術的發展和生活品質的提高，人們對乘坐交通工具時的舒適性提出了更高的要求，艙內噪聲就是乘客們重點關注的指標之一。目前，雖然適航條款并沒有對艙內噪聲做出強制限定，但一款機型要在市場上獲得更強的競爭力，必須嚴格控制飛機艙內的噪聲、振動等舒適性指標，并在考慮各種因素的前提下進行最優化設計。本文就給大家說說艙內噪聲那些事，看看工程師們都采用了哪些設計方法來保證客艙內的噪聲舒適性。

艙內噪聲的種類

乘坐飛機時，大家都能明顯感覺到噪聲，而且通常會以噪聲的大小來評定乘坐舒適性的好壞。但是這些噪聲主要都來自于哪里呢？

大家最能直觀感受到的噪聲當然是來自飛機發動機呀。但是細說起來，發動機對艙內噪聲的影響比較復雜。

首先是發動機運行時的各類氣動噪聲，例如發動機風扇、壓氣機、渦輪工作時產生的氣動噪聲、進氣和排氣產生的氣動噪聲。這些聲音透過飛機機體蒙皮傳遞到艙內，通常都是中高頻寬頻噪聲，頻率一般在500Hz以上;其次，發動機運行時還會產生振動，振動通過發動機安裝系統會傳遞到機體，引起機體振動，從而產生結構振動噪聲，這類噪聲頻率偏低，一般在50Hz至500Hz的范圍內，而且帶寬很窄。

這兩類噪聲由于物理特性不同，乘客的主觀感受也完全不一樣。對于中高頻寬頻噪聲，乘客最直接的感覺就是“呲呲”聲，對于中低頻的振動噪聲，乘客感受到的會是具有壓迫感的“嗡嗡”聲。

除了來自發動機的噪聲，還有大量的中高頻寬頻噪聲（“呲呲聲”）來自飛機高速飛行時機體表面產生的氣動噪聲，這些噪聲也會通過機體蒙皮偷偷“溜”進艙內，讓乘客們感知其存在。

除此之外，還有一類對艙內噪聲影響很大的噪聲源，那就是空調系統的噪聲。空調系統通過控制來自發動機的引氣，滿足艙內不同環境下的制冷、加溫需要，為艙內壓力調節提供氣源，同時還要實現電子設備通風、空氣分配、再循環通風等重要功能。空調系統噪聲通常由氣流流動產生，其噪聲頻率一般集中在500Hz以上，也屬于中高頻寬頻噪聲。

眾所周知，長時間處于噪聲較大的環境中，除了對聽覺系統有不利影響外，對人的全身也會產生不利影響。艙內噪聲過大不僅會影響乘客乘機期間的休息，還會令長時間工作的機組人員產生疲勞感。因此，一款飛機交付運營前，噪聲工程師們會采用專業的聲學測量設備對客艙內的噪聲進行測量，確保交付的飛機艙內噪聲水平符合設計要求，并且沒有各類異響和嘯叫聲。

艙內噪聲的測量可以采用便攜手持式的聲級計或者多通道噪聲測量系統進行。多通道噪聲測量系統可以同時測量幾十甚至上百個通道的噪聲，但因為需要大量的測試改裝和布線工作，因此常在飛機的研制和試飛過程中使用。便攜手持式聲級計雖然一次只能測試一個位置的聲音大小，但其方便攜帶，因此常用于交付試飛或者前往航空公司客戶時測量使用。但無論使用什么樣的測量設備，測試前都需要對傳聲器靈敏度進行校準，確保測量設備計量準確，接下來才是進行測量和數據保存，并進行聲音數據的時域-頻域分析計算。

各種各樣的噪聲進入飛機客艙后，乘客和機組人員的坐姿與站姿位置，是噪聲測量關心區域，會逐一進行測試，獲取飛機艙內噪聲數據，為乘客和機組的噪聲舒適度作出量化依據，并為飛機聲學提升優化定位設計方向。

確保艙內噪聲舒適性

飛機發動機工作時，發動機產生的外部氣動噪聲很大，甚至達到130dB以上。為了解決發動機中高頻寬頻氣動噪聲和飛行時機體表面產生的氣動噪聲，最有效的方法是給飛機艙內設計絕熱隔聲層，把飛機艙內區域嚴嚴實實地包裹起來，所以大家通常把絕熱隔聲層稱作飛機的“小棉襖”。事實上，這件“小棉襖”可真不小，其面積通常達數百平方米。“小棉襖”不僅能隔絕飛機外部中高頻噪聲，還能起到對艙內保溫的重要功能，此外在當飛機外部發生火災的時候還能起到隔絕外部火焰、保護乘客撤離的作用。

“小棉襖”雖然對外部中高頻噪聲具有很強的隔聲作用，但是，對于頻率較低的結構振動噪聲幾乎沒有隔聲作用。這是因為低頻噪聲的波長較長，穿透性很強，可以完全忽視絕熱隔聲層來去自如。

那對于中低頻噪聲就完全沒有辦法了嗎？當然不是！聰明的工程師有的是方案。最常見的是使用特制的阻尼層，鋪貼在機體蒙皮上，增加機體蒙皮對中低頻噪聲的隔聲能力，同時抑制蒙皮振動產生噪聲。

在實際工程中，也會存在很特定的低頻窄帶振動噪聲，控制這類噪聲通常還需要更強大的“隊友”來支援，因此各類減振器、吸振器在飛機上也有廣泛應用，例如常見的發動機減振器、吸振器、內飾板減振器，都是解決這類噪聲的“王炸”。減振器、吸振器直接從傳遞路徑上阻隔振動傳遞，從而讓噪聲銷聲匿跡。

對于空調系統噪聲，由于噪聲源直接在客艙內部，所以無法采取“隔絕”的方法進行隔離，而要在空調系統管路上安裝一類特殊聲學裝置來降低空調系統噪聲，這種特殊裝置叫作“聲學消聲器”。沒錯，就是和汽車上大家常見的排氣消聲器類似，只不過空調系統消聲器安裝在空調管路中，降低空調噪聲向艙內的傳播。

為了艙內的美觀，絕熱隔聲層、阻尼層、各類減振器和空調管路消聲器都是被內飾遮擋的，但是為了乘客們能舒適乘坐飛機，它們可都是在努力工作、默默奉獻的喲。乘坐飛機時，大家可別忘記了它們和工程師們的辛勤付出！（本文圖片由作者提供）