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非洲空運(yùn)-解密新舟700：新舟700飛機(jī)噪聲控制設(shè)計(jì)

　　【編者按】新舟700飛機(jī)，是新舟系列渦槳支線飛機(jī)的最新產(chǎn)品，定位于承擔(dān)800公里以內(nèi)中等運(yùn)量市場(chǎng)的區(qū)域航空運(yùn)輸業(yè)務(wù)，能夠適應(yīng)高原高溫地區(qū)的復(fù)雜飛行環(huán)境和短距頻繁起降。據(jù)最新消息，新舟700飛機(jī)預(yù)計(jì)于2020年1月總裝下線。作為我國(guó)完全自主研發(fā)的新一代支線渦槳飛機(jī)，新舟700依托的關(guān)鍵性技術(shù)有哪些？又實(shí)現(xiàn)了哪些重大的突破和創(chuàng)新？11月22日起，民航資源網(wǎng)將推出系列報(bào)道，解密新舟700背后的“硬核技術(shù)”。

　　新舟700是中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)正在研制的渦槳支線客機(jī)，是我國(guó)繼續(xù)拓展渦槳支線飛機(jī)市場(chǎng)、提升渦槳支線飛機(jī)制造水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要機(jī)型，是一款獨(dú)立于現(xiàn)有50座級(jí)新舟60飛機(jī)平臺(tái)、全新打造的先進(jìn)70座級(jí)渦槳支線飛機(jī)。

　　使新舟700成為一款環(huán)境友好、客艙安靜的飛機(jī)，是適航規(guī)章和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，也是積極應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、補(bǔ)齊短板、維護(hù)聲譽(yù)的需要。此外，由于適航規(guī)章和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)飛機(jī)噪聲的限制日趨嚴(yán)格，更低的噪聲水平也會(huì)為新舟700未來(lái)系列化發(fā)展提供生存空間。

　　螺旋槳推進(jìn)的渦槳支線客機(jī)，其主要聲源及特性與渦扇客機(jī)存在明顯差異，所采用的噪聲控制關(guān)鍵技術(shù)也是針對(duì)螺旋槳噪聲的特點(diǎn)研發(fā)。相對(duì)于采用消聲短艙、客艙空間更大的渦扇飛機(jī)，渦槳支線飛機(jī)在噪聲控制方面通常會(huì)多付出一定比例的重量和成本。總體而言，與渦扇客機(jī)相比，渦槳支線飛機(jī)由于動(dòng)力裝置推力相對(duì)較小，外場(chǎng)噪聲水平更低；巡航速度相對(duì)較低，客艙外表面湍流邊界層引起的噪聲也低于渦扇飛機(jī)；客艙內(nèi)部除受螺旋槳影響區(qū)域外，噪聲相對(duì)較低。降低螺旋槳噪聲對(duì)客艙的影響，是渦槳支線客機(jī)噪聲控制設(shè)計(jì)的核心工作之一。為此，發(fā)展了螺旋槳同步定相、調(diào)諧動(dòng)力吸振器、主動(dòng)噪聲/振動(dòng)控制等設(shè)計(jì)技術(shù)，使渦槳支線客機(jī)艙內(nèi)噪聲水平可以達(dá)到甚至優(yōu)于渦扇客機(jī)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，確定客艙噪聲設(shè)計(jì)目標(biāo)，這需要根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和市場(chǎng)水平、航程、乘客主觀感受、重量、性能、成本、可靠性和維修性等因素進(jìn)行綜合與平衡，而不能一味追求噪聲級(jí)最低。

　　新舟700噪聲控制設(shè)計(jì)是基于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有成熟技術(shù)開(kāi)展的一項(xiàng)設(shè)計(jì)實(shí)踐，具有設(shè)計(jì)指標(biāo)先進(jìn)、多專業(yè)協(xié)同、國(guó)際化合作的特點(diǎn)。

　　開(kāi)展前期關(guān)鍵技術(shù)研究

　　新舟700是國(guó)內(nèi)首次在全新研制的渦槳支線飛機(jī)中全面、系統(tǒng)地開(kāi)展噪聲控制設(shè)計(jì)。對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是經(jīng)驗(yàn)還是技術(shù)，都是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

　　總設(shè)計(jì)師系統(tǒng)未雨綢繆，在內(nèi)部立項(xiàng)早期即組建振動(dòng)噪聲專業(yè)，專門負(fù)責(zé)振動(dòng)和噪聲總體設(shè)計(jì)，目的是改變以往設(shè)計(jì)責(zé)任分散、需求不明確、改進(jìn)低效的不利局面，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)自頂向下的正向設(shè)計(jì)。另外，由同一團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)振動(dòng)和噪聲設(shè)計(jì)，在艙內(nèi)噪聲控制設(shè)計(jì)時(shí)能夠更全面考慮、權(quán)衡和綜合各種技術(shù)途徑。

　　開(kāi)展新舟700前期研究，并將噪聲控制列入關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目。在前期研究中，與航空工業(yè)強(qiáng)度所、西北工業(yè)大學(xué)、中國(guó)民航大學(xué)等專業(yè)團(tuán)隊(duì)合作，開(kāi)展多領(lǐng)域、多專業(yè)聯(lián)合攻關(guān)。研究?jī)?nèi)容包括：渦槳支線飛機(jī)噪聲源生成機(jī)理、預(yù)計(jì)方法和控制技術(shù)；適航規(guī)章和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求及修訂趨勢(shì)；飛機(jī)聲學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)論證和噪聲測(cè)試；渦槳支線飛機(jī)艙內(nèi)噪聲控制、發(fā)動(dòng)機(jī)減振安裝、主動(dòng)噪聲控制等技術(shù)的調(diào)研和應(yīng)用研究。

　　前期關(guān)鍵技術(shù)研究為新舟700順利立項(xiàng)創(chuàng)造了有利條件。通過(guò)前期研究，建立了飛機(jī)噪聲控制設(shè)計(jì)基礎(chǔ)能力，為后續(xù)研制工作提供了技術(shù)保障。在前期研究推動(dòng)下，新舟700概念設(shè)計(jì)階段噪聲控制設(shè)計(jì)進(jìn)展順利，在噪聲頂層設(shè)計(jì)要求制定、動(dòng)力裝置選型、發(fā)動(dòng)機(jī)減振安裝設(shè)計(jì)、聲學(xué)材料選型等方面實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，使噪聲控制設(shè)計(jì)融入到新舟700飛機(jī)的主設(shè)計(jì)流程當(dāng)中。

　　自頂向下協(xié)同設(shè)計(jì)

　　新舟700基于SAE4754A和需求工程，定義了“基于需求的研發(fā)流程”。系統(tǒng)工程“雙V”模型和需求管理平臺(tái)的應(yīng)用，為噪聲控制實(shí)現(xiàn)自頂向下協(xié)同設(shè)計(jì)提供了有力的支撐。

　　新舟700飛機(jī)針對(duì)主要噪聲源所采取的噪聲預(yù)測(cè)、優(yōu)化/控制、驗(yàn)證等技術(shù)手段，涉及聲學(xué)、飛機(jī)總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、飛行力學(xué)、振動(dòng)噪聲控制和主動(dòng)噪聲控制等學(xué)科（領(lǐng)域）的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)技術(shù)，包含了大量的研究、計(jì)算和試驗(yàn)工作。實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要反復(fù)迭代。離開(kāi)系統(tǒng)工程方法和需求管理工具的支持，難以實(shí)施噪聲控制的正向設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)噪聲控制設(shè)計(jì)流程與飛機(jī)主設(shè)計(jì)流程的融合。以往經(jīng)驗(yàn)表明，如果沒(méi)有正向設(shè)計(jì)這一前提作為支持，飛機(jī)設(shè)計(jì)完成后再開(kāi)展降噪設(shè)計(jì)，成本巨大，效果有限。

　　飛機(jī)噪聲總體設(shè)計(jì)指標(biāo)論證

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