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非洲空運-解密新舟700:新舟700飛機噪聲控製設計

 空運新聞     |      2019-12-17 21:32

  【編者按】新舟700飛機,是新舟係列渦槳支線飛機的最新產(chan) 品,定位於(yu) 承擔800公裏以內(nei) 中等運量市場的區域航空運輸業(ye) 務,能夠適應高原高溫地區的複雜飛行環境和短距頻繁起降。據最新消息,新舟700飛機預計於(yu) 2020年1月總裝下線。作為(wei) 我國完全自主研發的新一代支線渦槳飛機,新舟700依托的關(guan) 鍵性技術有哪些?又實現了哪些重大的突破和創新?11月22日起,民航資源網將推出係列報道,解密新舟700背後的“硬核技術”。

  新舟700是中國航空工業(ye) 集團正在研製的渦槳支線客機,是我國繼續拓展渦槳支線飛機市場、提升渦槳支線飛機製造水平和市場競爭(zheng) 力的重要機型,是一款獨立於(yu) 現有50座級新舟60飛機平台、全新打造的先進70座級渦槳支線飛機。

  使新舟700成為(wei) 一款環境友好、客艙安靜的飛機,是適航規章和環境保護標準的要求,也是積極應對國內(nei) 外市場競爭(zheng) 、補齊短板、維護聲譽的需要。此外,由於(yu) 適航規章和環境保護標準對飛機噪聲的限製日趨嚴(yan) 格,更低的噪聲水平也會(hui) 為(wei) 新舟700未來係列化發展提供生存空間。

  螺旋槳推進的渦槳支線客機,其主要聲源及特性與(yu) 渦扇客機存在明顯差異,所采用的噪聲控製關(guan) 鍵技術也是針對螺旋槳噪聲的特點研發。相對於(yu) 采用消聲短艙、客艙空間更大的渦扇飛機,渦槳支線飛機在噪聲控製方麵通常會(hui) 多付出一定比例的重量和成本。總體(ti) 而言,與(yu) 渦扇客機相比,渦槳支線飛機由於(yu) 動力裝置推力相對較小,外場噪聲水平更低;巡航速度相對較低,客艙外表麵湍流邊界層引起的噪聲也低於(yu) 渦扇飛機;客艙內(nei) 部除受螺旋槳影響區域外,噪聲相對較低。降低螺旋槳噪聲對客艙的影響,是渦槳支線客機噪聲控製設計的核心工作之一。為(wei) 此,發展了螺旋槳同步定相、調諧動力吸振器、主動噪聲/振動控製等設計技術,使渦槳支線客機艙內(nei) 噪聲水平可以達到甚至優(you) 於(yu) 渦扇客機。在實際設計中,確定客艙噪聲設計目標,這需要根據現有技術和市場水平、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行綜合與(yu) 平衡,而不能一味追求噪聲級最低。

  新舟700噪聲控製設計是基於(yu) 國內(nei) 外現有成熟技術開展的一項設計實踐,具有設計指標先進、多專(zhuan) 業(ye) 協同、國際化合作的特點。

  開展前期關(guan) 鍵技術研究

  新舟700是國內(nei) 首次在全新研製的渦槳支線飛機中全麵、係統地開展噪聲控製設計。對設計團隊來說,無論是經驗還是技術,都是一項挑戰。

  總設計師係統未雨綢繆,在內(nei) 部立項早期即組建振動噪聲專(zhuan) 業(ye) ,專(zhuan) 門負責振動和噪聲總體(ti) 設計,目的是改變以往設計責任分散、需求不明確、改進低效的不利局麵,力爭(zheng) 實現自頂向下的正向設計。另外,由同一團隊負責振動和噪聲設計,在艙內(nei) 噪聲控製設計時能夠更全麵考慮、權衡和綜合各種技術途徑。

  開展新舟700前期研究,並將噪聲控製列入關(guan) 鍵技術攻關(guan) 項目。在前期研究中,與(yu) 航空工業(ye) 強度所、西北工業(ye) 大學、中國民航大學等專(zhuan) 業(ye) 團隊合作,開展多領域、多專(zhuan) 業(ye) 聯合攻關(guan) 。研究內(nei) 容包括:渦槳支線飛機噪聲源生成機理、預計方法和控製技術;適航規章和環境保護標準要求及修訂趨勢;飛機聲學設計指標論證和噪聲測試;渦槳支線飛機艙內(nei) 噪聲控製、發動機減振安裝、主動噪聲控製等技術的調研和應用研究。

  前期關(guan) 鍵技術研究為(wei) 新舟700順利立項創造了有利條件。通過前期研究,建立了飛機噪聲控製設計基礎能力,為(wei) 後續研製工作提供了技術保障。在前期研究推動下,新舟700概念設計階段噪聲控製設計進展順利,在噪聲頂層設計要求製定、動力裝置選型、發動機減振安裝設計、聲學材料選型等方麵實現了多專(zhuan) 業(ye) 協同設計,使噪聲控製設計融入到新舟700飛機的主設計流程當中。

  自頂向下協同設計

  新舟700基於(yu) SAE4754A和需求工程,定義(yi) 了“基於(yu) 需求的研發流程”。係統工程“雙V”模型和需求管理平台的應用,為(wei) 噪聲控製實現自頂向下協同設計提供了有力的支撐。

  新舟700飛機針對主要噪聲源所采取的噪聲預測、優(you) 化/控製、驗證等技術手段,涉及聲學、飛機總體(ti) 設計、結構動力學、空氣動力學、飛行力學、振動噪聲控製和主動噪聲控製等學科(領域)的設計、試驗技術,包含了大量的研究、計算和試驗工作。實際設計過程中還需要反複迭代。離開係統工程方法和需求管理工具的支持,難以實施噪聲控製的正向設計,實現噪聲控製設計流程與(yu) 飛機主設計流程的融合。以往經驗表明,如果沒有正向設計這一前提作為(wei) 支持,飛機設計完成後再開展降噪設計,成本巨大,效果有限。

  飛機噪聲總體(ti) 設計指標論證

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