宽体客机巡航飞行舱内噪声及声品质现状测试

张絮涵　汪光文　刘毓迪　孙学德　林漫群

【摘 要】民航客机舱内噪声是决定乘客主观舒适性感受的关键因素之一，澄清现役宽体客机舱内噪声水平有助于我国在研制宽体客机过程中合理设定舱内噪声控制目标。本文组建由LMS便携式数据记录仪和双耳传声器构成的数据采集系统，搭乘由宽体客机执飞的商业航班对客舱内噪声开展飞行记录，之后采用LMS Testlab软件进行数据处理。研究表明，巡航飞行状态下舱内沿飞机纵轴的座位连续等效能量法A计权声压级分布范围为70.2-82.8dB（A），声压级由低至高次序为头等舱、经济舱位于中央翼盒上方舱段、中央翼盒前方的超级经济舱和经济舱位于机尾的舱段。同一舱段沿横轴方向两侧靠近舱壁的噪声声压级高于中央区域。安全门和卫生间（附近常设有舱门）局部声压级较高。全机舱内声品质指标分布范围：语言干扰级为62.3-68.8dB，尖锐度为0.76-1.04acum，响度级为87.0-97.7phon。

【關键词】宽体客机；巡航；舱内噪声；声品质

中图分类号： V217；TB52 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）14-0010-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.004

Experimental Research of Wide-body Aircraft Cabin Noise and Sound Quality in Cruise

ZHANG Xu-han1 WANG Guang-wen1 LIU Yu-di1 SUN Xue-de1 LIN Man-qun2

（1.Shanghai Aircraft Design and Research Institute， Shanghai， 201210，China； 2.Tianjin University， Tianjin， 300072， China）

【Abstract】Cabin noise of civil aircraft is one of the critical factors that may impact passengers subjective comfort. Clarifying the cabin noise level of active wide-body aircraft contributes to set reasonable cabin noise control target in the process of providing wide-body aircraft in China. In this paper， a data collection system which includes LMS portable data recorder and binaural microphone was established， and cabin noise in wide-body aircraft of commercial flights was recorded. Then data handling was conducted by LMS Testlab software. Result shows that the LAeq at seat along the longitudinal axis ranges 70.2-82.8 dB（A） in cruise. Acoustic pressure level sequence from low to high is first class， economic class above the central wing box， super economic class， and economic class near the tail. Along the pitch axis， the acoustic pressure level near aircraft skin is higher than that in the central area. Local acoustic pressure at the door and lavatory is high. Cabin sound quality index are： speech interference level ranges 62.3-68.8 dB， sharpness ranges 0.76-1.04 acum， loudness level ranges 87.0-97.7 phon.

【Key words】Wide-body aircraft； Cruise； Cabin noise； Sound quality

0 引言

民用航空领域宽体客机竞争激烈，世界主流制造和运营商日益关注对乘坐舒适性的改善[1]，舱内噪声既是影响舒适性的关键因素和改进重点也是渗透飞机总体和主要分系统的全局性工作[2]。目前较新型号的宽体客机在噪声控制方面做出了大量工作，如采用了诸如大涵道比发动机、发动机进气口声学衬垫、裙边喷口、机轮滑橇式整流罩和机翼楔形后缘等噪声抑制措施[3]。现役宽体客机舱内噪声的实际测量研究有助于澄清其舱内噪声水平并据此合理设定目标值，对宽体客机研制工作具有重要的指导意义。

当前国际和国内并无飞机舱内噪声舒适性指标限值，文献[4]建议民机舱内噪声水平设计目标设定为平均80dB（A）及客舱后部噪声不超过85dB（A）。但该目标空间划分相对宏观，且未论述与当前新型宽体客机的对标情况。文献[5]将等效连续A声级列车车厢内噪声实测范围进行细分，划分为由非常舒适到非常不舒适5个舒适性等级范围，但在飞机客舱领域并未见到相关报道。

除声压级以外，Blauert提出了声品质的概念[6-7]，声品质指标主要包括响度、尖锐度、粗糙度等心理学参数。文献[8-9]对飞机舱内声品质参数表达和评价方法进行了论述。语言干扰级、响度和尖锐度是本领域关键声品质参数化指标。国内客机舱内噪声实验研究多针对单通道窄体客机，文献[1]对某型涡桨飞机舱内噪声进行测量分析，在舱内布置了71个测点。显然宽体客机商业飞行过程中难以照此开展测量，需要组建新的更为简单小巧的飞行测量系统和测量方法。文献[10]提出采用双耳录音系统对高速列车客室内噪声开展评价。文献[11]采用LMS数据采集终端和传声器对某民航机型包括驾驶舱、客舱和乘务员休息室等共6个区域开展了噪声测试，测试工况为辅助动力装置（APU）单独工作、发动机单独工作和发动机引气状态下空调系统运行等状态。上述研究均为地面单项噪声贡献研究，而非飞行测试。

1 研究方法

1.1 总体思路

为了澄清现役宽体客机舱内噪声水平，首先选择相对较新的某机型作为研究对象。其次，考虑到宽体客机主要用于执飞长航线飞行任务，能够对乘客主观感受造成影响的绝大部分时间为巡航飞行，因此选择巡航工况进行实验和分析。为保证数据的真实性和代表性，采用搭乘多个实际的商业飞行航班进行测量。由于搭乘航班不能携带过于复杂的仪器设备，而且为了能够在飞行结束之后仍然可以继续实施数据分析，飞行测试过程的实质为数据采集和记录，并以此为目标选择测试仪器并制定测试方案。飞行结束后对采集的数据进行声压级和声品质数据分析。

1.2 测试仪器

为实现上述实验目标，所选用的数据记录系统应能够记录噪声时域信号，采样频率不低于25kHz以满足计算心理声学参数的需要；并符合《IEC 61672.1-2013声级计—第1部分：规范》[12]相应的2级性能技术指标。所选用的仪表技术参数如下：

1.2.1 數采前端

型号：LMS SCADAS XS，ICP/电压输入通道（12通道），每通道最大采样率：≥51.2kHz（并行采样），每通道无混叠最大分析带宽：≥20kHz，A/D精度：24位。

1.2.2 双耳传声器

型号：LMS SCADAS 3D binaural headset，动态范围：26dBA-130dBA，频率范围：20Hz-20kHz。

1.3 飞行测试方法

以经济舱为主，部分航班选乘头等舱。坐姿符合《GB/T 20248-2006声学 飞行中飞机舱内声压级的测量》[13]中5.1.1.1的规定，即乘客头部位置处。全部的起飞过程和降落过程以及大部分的巡航过程将以坐姿进行噪声记录。站姿只针对巡航工况，并符合GB/T 20248-2006中5.1.1.2的规定，测试人员将以站姿测量通道噪声，高度为1.6m至1.7m之间。测试人员于飞机巡航阶段在航空公司允许的客舱范围内走动（驾驶室和机组休息室无法进入），在走动过程中实施数据采集，且测试人员通过传声器语音标记每一段记录的声音文件对应的客舱位置。

记录时间符合GB/T 20248-2006中5.1.3.1的规定，考虑到实际飞行过程中环境因素干扰，尽可能做到每个测点记录时间不低于30s。测试过程还记录其他信息，如记录航班号、飞行起止地和起止时间、飞机型号和飞机编号等。

登机前，检查声音记录仪，确认数据采集和记录工作正常。在飞机进入巡航状态后，打开声音记录仪，测量座位处以及在航空安全规定允许的范围内尽可能移动到有代表性的测点位置处采集记录噪声信号。

1.4 数据处理方法

使用LMS Testlab软件进行数据处理，数据处理方法汇总参见图2。

2.1 声压级

某宽体客机巡航飞行工况客舱内连续等效能量法（Leq）A计权声压级分布见图3。测点涵盖头等舱、超级经济舱和经济舱以及卫生间内和过道，由图可见：全部各等级客舱内35个测点噪声声压级为70.2-82.8dB（A）。以飞机纵轴沿线各舱段座位的声压级排序，头等舱最低，经济舱位于中央翼盒上方舱段噪声高于头等舱，位于中央翼盒前方的超级经济舱以及位于机尾的经济舱噪声相对最高。沿横轴方向，两侧靠近舷窗的噪声声压级高于中央。安全门和卫生间内/外声压级明显高于附近座位处的噪声。

2.2 响度级

某宽体客机巡航工况客舱响度级分布参见图4。由图可见，各舱段巡航工况噪声响度级处于87.0-97.7phon。响度级高低的分布趋势与声压级分布相近，响度级由低到高的次序是：头等舱、中央翼盒上方经济舱、中央翼盒前方的超级经济舱和位于机尾的经济舱段。卫生间、安全出口等区域响度级明显高于附近座位。

2.3 尖锐度

某宽体客机巡航工况客舱尖锐度分布参见图5。由图可见，各舱段巡航工况噪声尖锐度级约为0.76-1.26acum。噪声尖锐度无非常明显的分布趋势，大致沿飞机纵轴由前向后先降后升。值得注意的是个别声压级非常高的测点其尖锐度反而比较低。

2.4 语言干扰级

某宽体客机巡航工况客舱语言干扰级分布见图6。由图可见，各舱段巡航工况噪声语言干扰级分布趋势与尖锐度分布相近，有先降后升的趋势。个别声压级非常高的测点语言干扰级反而比较低。

2.5 数据小结

某宽体客机巡航工况客舱噪声Leq声压级和主要声品质指标分布范围参见表2。

3 结论

本文组建了飞机舱内噪声采集系统，搭乘7个由某宽体客机执飞的商业航班，实际采集和记录了巡航工况舱内噪声。经事后数据分析，得到了舱内连续等效能量法A计权声压级以及响度级、尖锐度和语言干扰级声品质指标在客舱内的分布情况。

【参考文献】

[1]张荣，秦浩明.飞机舱内噪声特性分析[J].噪声与振动控制，2009，51：481-483.

[2]扈西枝.民机舱内噪声源及其特性分析[J].民用飞机设计与研究，2010，2：10-11.

[3]梁春华，凌瑶.未来大飞机发动机的发展趋势[J].航空制造技术，2011，3：26-29.

[4]陈玲，夏语.民用飞机舱内噪声标准及控制方法综述[J].科技视野，2015，27：130.

[5]杨志，武川辉，靳行.高速列车客室内噪声舒适性评价指标的研究[J].机械制造，2015，53（616）：49-51.

[6]Blauert Jens， P.Aesthetic and cognitive aspects of noise engineering[A].InterNoise86， Cambridge MA， pages 3-610， pp. 3-14（12）.

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[8]张荣，秦浩明，潘凯.飞机客舱声品质的评价与分析方法研究[J].现代振动与噪声技术，8：624-627.

[9]杨立学，陈克安，李双，等.飞机舱内声品质的音色参数表达[J].西北工业大学学报，2015，33（3）：444-450.

[10]Etienne P.Nacer H， Johan J.Noise assessment in a high-speed train[J].Applied Acoustics，2002，63（10）：1109-1124.

[11]孙学德.民用飞机舱内噪声源测试技术研究[J].科技视界，2017，17：88-89.

[12]IEC 61672.1-2013Electroacoustics-Sound level meters-Part 1：Specifications[S].2013.

[13]程明昆，毛东兴，田静，等.GB/T 20248-2006声学飞行中飞机舱内声压级的测量[S].北京：中国标准出版社.2006.9.