飞机如何降低舱内噪声

徐俊伟　韩峰

随着技术的发展和生活品质的提高，人们对乘坐交通工具时的舒适性提出了更高的要求，舱内噪声就是乘客们重点关注的指标之一。目前，虽然适航条款并没有对舱内噪声做出强制限定，但一款机型要在市场上获得更强的竞争力，必须严格控制飞机舱内的噪声、振动等舒适性指标，并在考虑各种因素的前提下进行最优化设计。本文就给大家说说舱内噪声那些事，看看工程师们都采用了哪些设计方法来保证客舱内的噪声舒适性。

舱内噪声的种类

乘坐飞机时，大家都能明显感觉到噪声，而且通常会以噪声的大小来评定乘坐舒适性的好坏。但是这些噪声主要都来自于哪里呢？

大家最能直观感受到的噪声当然是来自飞机发动机呀。但是细说起来，发动机对舱内噪声的影响比较复杂。

首先是发动机运行时的各类气动噪声，例如发动机风扇、压气机、涡轮工作时产生的气动噪声、进气和排气产生的气动噪声。这些声音透过飞机机体蒙皮传递到舱内，通常都是中高频宽频噪声，频率一般在500Hz以上;其次，发动机运行时还会产生振动，振动通过发动机安装系统会传递到机体，引起机体振动，从而产生结构振动噪声，这类噪声频率偏低，一般在50Hz至500Hz的范围内，而且带宽很窄。

这两类噪声由于物理特性不同，乘客的主观感受也完全不一样。对于中高频宽频噪声，乘客最直接的感觉就是“呲呲”声，对于中低频的振动噪声，乘客感受到的会是具有压迫感的“嗡嗡”声。

除了来自发动机的噪声，还有大量的中高频宽频噪声（“呲呲声”）来自飞机高速飞行时机体表面产生的气动噪声，这些噪声也会通过机体蒙皮偷偷“溜”进舱内，让乘客们感知其存在。

除此之外，还有一类对舱内噪声影响很大的噪声源，那就是空调系统的噪声。空调系统通过控制来自发动机的引气，满足舱内不同环境下的制冷、加温需要，为舱内压力调节提供气源，同时还要实现电子设备通风、空气分配、再循环通风等重要功能。空调系统噪声通常由气流流动产生，其噪声频率一般集中在500Hz以上，也属于中高频宽频噪声。

众所周知，长时间处于噪声较大的环境中，除了对听觉系统有不利影响外，对人的全身也会产生不利影响。舱内噪声过大不仅会影响乘客乘机期间的休息，还会令长时间工作的机组人员产生疲劳感。因此，一款飞机交付运营前，噪声工程师们会采用专业的声学测量设备对客舱内的噪声进行测量，确保交付的飞机舱内噪声水平符合设计要求，并且没有各类异响和啸叫声。

舱内噪声的测量可以采用便携手持式的声级计或者多通道噪声测量系统进行。多通道噪声测量系统可以同时测量几十甚至上百个通道的噪声，但因为需要大量的测试改装和布线工作，因此常在飞机的研制和试飞过程中使用。便携手持式声级计虽然一次只能测试一个位置的声音大小，但其方便携带，因此常用于交付试飞或者前往航空公司客户时测量使用。但无论使用什么样的测量设备，测试前都需要对传声器灵敏度进行校准，确保测量设备计量准确，接下来才是进行测量和数据保存，并进行声音数据的时域-频域分析计算。

各种各样的噪声进入飞机客舱后，乘客和机组人员的坐姿与站姿位置，是噪声测量关心区域，会逐一进行测试，获取飞机舱内噪声数据，为乘客和机组的噪声舒适度作出量化依据，并为飞机声学提升優化定位设计方向。

确保舱内噪声舒适性

飞机发动机工作时，发动机产生的外部气动噪声很大，甚至达到130dB以上。为了解决发动机中高频宽频气动噪声和飞行时机体表面产生的气动噪声，最有效的方法是给飞机舱内设计绝热隔声层，把飞机舱内区域严严实实地包裹起来，所以大家通常把绝热隔声层称作飞机的“小棉袄”。事实上，这件“小棉袄”可真不小，其面积通常达数百平方米。“小棉袄”不仅能隔绝飞机外部中高频噪声，还能起到对舱内保温的重要功能，此外在当飞机外部发生火灾的时候还能起到隔绝外部火焰、保护乘客撤离的作用。

“小棉袄”虽然对外部中高频噪声具有很强的隔声作用，但是，对于频率较低的结构振动噪声几乎没有隔声作用。这是因为低频噪声的波长较长，穿透性很强，可以完全忽视绝热隔声层来去自如。

那对于中低频噪声就完全没有办法了吗？当然不是！聪明的工程师有的是方案。最常见的是使用特制的阻尼层，铺贴在机体蒙皮上，增加机体蒙皮对中低频噪声的隔声能力，同时抑制蒙皮振动产生噪声。

在实际工程中，也会存在很特定的低频窄带振动噪声，控制这类噪声通常还需要更强大的“队友”来支援，因此各类减振器、吸振器在飞机上也有广泛应用，例如常见的发动机减振器、吸振器、内饰板减振器，都是解决这类噪声的“王炸”。减振器、吸振器直接从传递路径上阻隔振动传递，从而让噪声销声匿迹。

对于空调系统噪声，由于噪声源直接在客舱内部，所以无法采取“隔绝”的方法进行隔离，而要在空调系统管路上安装一类特殊声学装置来降低空调系统噪声，这种特殊装置叫作“声学消声器”。没错，就是和汽车上大家常见的排气消声器类似，只不过空调系统消声器安装在空调管路中，降低空调噪声向舱内的传播。

为了舱内的美观，绝热隔声层、阻尼层、各类减振器和空调管路消声器都是被内饰遮挡的，但是为了乘客们能舒适乘坐飞机，它们可都是在努力工作、默默奉献的哟。乘坐飞机时，大家可别忘记了它们和工程师们的辛勤付出！（本文图片由作者提供）