飞机通过噪声认证测试概述

　　国际民航组织（International Civil Aviation Organization）、民用航空管理局（CAA）等国际机构，中国民用航空总局（CAAC）等机构都对飞机噪声试航合格审定提出了相关的要求。

　　图1 飞机通过噪声的测试

　　其中ICAO的《Environmental Technical Manual》第一卷与CAAC的36R《航空器型号和试航合格审定噪声规定》都对噪声合格审定试飞的噪声测量和评定、噪声测量点、最大噪声级、基准程序和试验程序都有严格的规定，飞越、横侧和进场噪声必须在规定的程序和条件下测量得到，并修正到基准条件下的数值。数据样本数必须足够大，确保三项噪声合格审定中的每一个平均噪声级在统计上所确定的90%直系区间不超过1.5EPN dB。

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　　认证测定方法

　　试验的基准条件包括：1）海平面大气压力；2）环境温度；3）湿度；4）跑道梯度；5）风速等。基准噪声测量点包括：1）横侧基准噪声测量点；2）飞越基准噪声测量点；3）进场基准噪声测量点。

　　飞机的噪声限值按飞机所处阶段、飞机重量和发动机数目确定。

　　严格按照以上规定测试的测点布置与流程图如下图所示：

　　图2 飞机通过噪声认证测试流程图

　　该测试方法非常复杂，因此通常采用等效试验方法来实现。等效方法控制飞机航迹切入法飞越传声器上空。飞机发动机功率、飞机重量通过修正也可以获得基准程序一样的结果，而只需要3个试飞架次就可完成试航合格审定的试飞。

　　图3 等效方法

　　1） 第1个架次如下图所示，通过该架次可获取横侧噪声级与高度的关系曲线：

　　图4 架次飞行示意图&横侧噪声级与飞行高度关系

　　• 飞机以最大起飞重量按照基准程序要求滑跑起飞并飞越传声器上空；

　　• 飞离试验区域后不着陆继续复飞，采用航迹切入法在不同的拉起点，模拟起飞过程，飞越传声器上空;

　　• 每次模拟起飞过程都保持相同功率；

　　• 布置3个噪声测点；

　　• 需测量气象信息以用于结果修正；

　　2）第2个架次如下图所示，通过该架次可得到飞越噪声级与发动机推力的关系曲线：

　　图5 架次飞行示意图&飞越噪声级与发动机推力关系

　　• 飞机以最大起飞重量基准起飞功率起飞，采用航迹切入法多次飞行；

　　• 各次飞行过程中逐渐减小功率，以相同高度飞越传声器上空；（由于飞行功率较小，各次飞行拉升点随着功率的降低而需要提前）；

　　• 布置3个噪声测点；

　　• 需测量气象信息以用于结果修正；

　　3）第3个试飞架次如下图所示，可得到进场噪声级与发动机推力之间的关系曲线：

　　图6 架次飞行示意图&进场噪声与发动机推力关系

　　• 飞机以最大起飞重量基准起飞功率起飞，采用航迹切入法多次飞行；

　　• 各次飞行以预先设计好的切入点下降飞行（确保飞机以同一高度飞越传声器上空），模拟着着陆过程；

　　• 布置3个噪声测点；

　　• 需测量气象信息以用于结果修正；

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　　西门子SIMCENTER TEST

　　飞机通过噪声认证测试系统

　　西门子SIMCENTER TEST提供了飞机通过噪声认证测试系统完整封闭工具。

　　飞机通过噪声认证测试系统的特点：

　　1）完备的飞机通过噪声测试解决方案

　　图7 飞机通过噪声测试实际系统

　　西门子Simcenter Test提供飞机通过噪声测试中的气象站、高性能数据采集系统与配套软件模块、运行匹配良好的麦克风；

　　整套系统已经获得多家飞机公司的应用，包括庞巴迪、波音、莱昂纳多等多家著名飞机制造厂商。

　　图8 多个成功用户

　　2）完备的飞机试航认证

　　西门子Simcenter Test提供飞机试航认证各个环节的测试仪器与设备，是飞机试航认证中唯一具有完备体系的供应商。

　　图9 飞机试航认证各主要环节

　　已经获得多个飞机公司的应用。国内各主要飞机研制公司正在使用的就是Simcenter Test的测试系统进行飞机整机的各种试验。

　　图10 国产飞机测试系统

　　3）飞机通过噪声测试与基于测试结果的改进一体化

　　西门子Simcenter Test还具有基于阵列的飞机通过噪声声源识别，可以确定当飞机通过噪声不合格需要改进时的主要声源。

　　图11 飞机通过声源识别

　　图12 飞机振动与噪声传递路径分析

　　此外，西门子还具有飞机振动与噪声的传递路径分析，可用于噪声源识别完成以后，找到飞机上的激励源，以便于进一步进行改进。

　　4）通过噪声与声品质分析一体化

　　飞机处理审定的要求外，对飞机通过噪声进行测试最终的目的实际上是为了不影响飞机飞行过程对地面人员生活形成较大影响。

　　通过噪声对地面人员与飞机内的乘客的影响需要评估，而声品质参数就是用于通过噪声进行评价的指标。

　　图13 飞机通过噪声的声品质评价

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　　西门子Simcenter Test远程

　　通过噪声测试系统具体架构

　　通过噪声测试即可在试验现场试验时实时布置，也可以将测试仪器布置于试验场内，通过远程进行数据采集与分析。如下图所示架构可实现测试仪器4公里以外，在试验室内即可进行实时通过噪声测试与分析。

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　　总结

　　1) 西门子Simcenter Test具有完备的飞机地面与飞行过程中的测试解决方案；

　　2) 西门子Simcenter Test飞机通过噪声测试满足中国与世界上其他各个国家的测试法规要求，所获得结果满足国际民航组织要求；

　　3) 基于西门子Simcenter Test标准测试硬件可以搭建各种特殊要求的系统。