航空发动机燃烧室噪声识别方法

杨晨 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司

对于民用发动机来讲，其飞行噪音的主要来源是发动机，尤其是当飞机处于较低功率的时候，发动机燃烧室产生的噪声非常大，对人们有着很严重的影响。发动机的燃烧室可以分成主燃区和混合区，为了保证主燃区和混合区的与空气能够充分的接触，其需要进行强烈的气流交换，这样就会引起发动机燃烧室产生巨大的噪声。对于航空发动机燃烧室噪声识别能够在一定程度上帮助人们去解决噪声问题，因此对其的研究非常有意义。

一、航空发动机燃烧室噪声识别发展现状

在国外，其对于航空发动机燃烧室噪声识别方法的研究开展较早，因此已经有着较多的成果，对于很多方面噪声传播和分布规律已经能够较好的掌握。近年来，随着人们对于飞机噪声的要求不断增高，我国也展开了关于航空发动机噪声识别方法的研究，但是在燃烧室噪声识别方面，其研究相对较为困难，因此取得的成果较为有限，因此在这个方面人们还有着很大的研究空间。

二、燃烧室噪声识别方法

（一）传统识别方法

在相对较早的时候，人们已经开始对燃烧室的噪声识别有了一定的研究，但是由于当时技术的原因，其识别技术相对较低，并且识别的精确度也不高，也是最早的一批噪声识别方法。传统的方法并不需要一些先进的设备，测量的步骤也非常的简单，其主要是用来对整个发动机的噪声进行识别，虽然在局部也能够进行一定的识别，但是却不能够很好的表示是是哪一部分，再加上燃烧室的噪声特性较为复杂，因此传统的方法仅仅适用于获取大致的声源部位，不能够用来进行精确的识别。传统的识别法主要有着以下几种：分布运转法；分别覆盖法和近场测量法三种。首先，分布运转法能够对需要识别的噪声发出部分进行分离，让其单独的进行运转，从而直接去测量单一的噪声特性。这种方法能够较好的对单一的噪声进行研究，但是需要对部件进行拆卸，这样就会带来较大的麻烦，甚至对部件的使用造成影响。然后，分别覆盖法的优点是不需要改变部件运行的状态，其采用特殊的隔音材料将不需要识别的部位进行覆盖，这样来测定剩余的部位噪声的特性。利用这个方法应当要注意使用的隔音材料应当要较好，能够充分的降低覆盖部位所产生的噪声，这样才能够更好的测出所测部位的噪声特点。最后，进场测量法是利用声级计在部件表面进行扫描，根据声级计来确定噪声源的部位。

（二）波束形成法

波束形成法是一种较为先进的噪声识别方法，其能够实现声源的可视性。通过构建一个阵列来对发动机周围的噪声进行测量，利用计算机推算出这些噪声起源点，最后将得到的信息利用图像表示出来，根据阵列的不同分别能够构建出一维、二维和三维的声场。波束形成法的关键就是在于对于阵列的构建和对其求解，这样才能够将得到的声压信号转化成为声源点，进而构建出一定维度的声场。可以说，声源重构算法能够决定着能够准确的识别出噪声源。从目前来看，可视化的识别方法主要有着三种，其中波束形成法由于具有着很大优点被人们广泛应用。波束形成法能够对阵列很好的进行处理，其能够通过空间滤波的方法来增强目标信号，并且对其他的一些信号进行抑制，这样来提高其测量的精度。通过调整阵列的接受方向能够让阵列在预定方向上形成一个波束，这样就能够利用这个波束来断定出噪声的具体位置和噪声的大小等信息。从而能够对其进行分析。在利用波束形成法对信号进行识别的时候，首先应当要对声源网格进行划分，这样来达到离散声源的目的。在对网格划分的时候，能够根据需要将其划分成一维或者二维的网格。当噪声产生后，阵列就能够通过麦克分进行接收，再经过分析后就能够得到人们需要的信息。

（三）声源成像反卷积法

声源成像反卷积法是近年来发展起来的一项噪声识别技术，其通过缩小噪声限制作用，从而将声源进行更加细致的划分，并且让声压级的识别度也有着很大的提升。其也需要利用一定的相控传声器阵列进行数据收集，但是能有着更好的噪声识别效果。与一般的可视化识别方法不同，声源成像反卷积法具有着一个虚拟的声源点，这样就能够够实现更加准确的对噪声进行识别。声源成像反卷积法首先需要利用阵列收集相应的信号，通过对其进行处理来得到中间的声源。在得到中间声源后，需要进一步的去对信号进行处理，将需要识别的声源强度设为未知数，然后通过算法转换成中间声源，将这两个中间声源进行对比联立后就能够得到声源点的声压级，最后实现对于噪声的识别。

三、可视化识别方法优点分析

和传统的识别方法相比，可视化的识别方法能够更加的精确，具体来讲，其具有着以下几个优点。首先，可视化噪声识别方法能够精确的进行识别，并且可以算出燃烧室的噪声相对于整体噪声的比例，让结果更加的接近真值，因此能够用到定量计算中。然后，利用可视化的识别方法，能够对燃烧室当中的多种参数进行计算，并且能够得到较为直观化的图像，让人们更好的去进行理解。最后，传统的识别方法一次只能够识别一种噪声，对于具有着较多部件的发动机来讲，其需要进行大量的工作才能够将燃烧室中的噪声和其他部件处的噪声进行对比，效率非常低，利用可视化的方法，能够一次性的就将发动机全部部件的噪声信息测量出，由于不用进行拆卸，得到的信息也更加的准确，同时能够对不同功率下运行产生的噪声进行测量。但是可视化噪声识别方法也需要较高的技术，对于一些较小的企业来讲还没有能力实现。

四、总结

对于航空发动机燃烧室噪声识别来讲，其对于降低发动机的噪声有着很大的作用。目前已经有着较为成熟的识别方法，希望能够对降低航空发动机燃烧室噪声有着一定的帮助。