噪聲技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

趙新偉

中國海警局直屬第一局 浙江 舟山 316111

目前，針對我國現(xiàn)有的飛行發(fā)動(dòng)機(jī)來看，其最主流的設(shè)計(jì)仍然是在主軸支撐上選用特殊的滾動(dòng)軸承，雖然這種設(shè)計(jì)方式有著比較良好的運(yùn)行效果，但是，我們在長期的研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，這種傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方式存在著很大的缺陷，比如說，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生巨大的高溫，而軸承在高溫、高轉(zhuǎn)、高載的狀態(tài)下會產(chǎn)生點(diǎn)蝕、磨損、疲勞剝落等多種失效故障問題。而一旦發(fā)生故障，就會影響到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，為了保障飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要結(jié)合噪聲技術(shù)，對發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的各類結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)的分析，并運(yùn)用振動(dòng)噪音的原理來對發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的檢測工作，以此來達(dá)到保障發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的效果。

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)，從本質(zhì)上來說，其實(shí)就是一種特殊的熱力機(jī)械，而且為了保障最基本的高運(yùn)轉(zhuǎn)速度，需要整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)維持一種高度復(fù)雜和精密的狀態(tài)。可以說，航空發(fā)動(dòng)機(jī)就是整個(gè)飛機(jī)的心臟部位，可以源源不斷的為飛機(jī)提供必要的動(dòng)力和各類資源。而且，隨著我國科技技術(shù)的不斷發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)本身已經(jīng)成為一種相對成熟的獨(dú)立產(chǎn)品。一般來說，我國目前軍事領(lǐng)域中所使用的飛機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)大多數(shù)是渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)等。并且，根據(jù)不同的飛行需要，也會搭載不同的發(fā)動(dòng)機(jī)，以此來確保最基本的功能需求。除此之外，由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)本身特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也相應(yīng)的衍生出了一種燃?xì)廨啓C(jī)，這種燃?xì)廨啓C(jī)所搭載的技術(shù)相當(dāng)先進(jìn)，可以很好的應(yīng)用于船用動(dòng)力、發(fā)電、移動(dòng)電站、天然氣、石油管線泵站等多個(gè)領(lǐng)域，而且都能表現(xiàn)出相當(dāng)優(yōu)異的效果。

除了上述所講到的傳統(tǒng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)之外，還有現(xiàn)代技術(shù)為基石所研發(fā)的新型發(fā)動(dòng)機(jī)，諸如多電發(fā)動(dòng)機(jī)、變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)等。這些發(fā)動(dòng)機(jī)相較于傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)來說，會具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，而且整體的成本造價(jià)也比較經(jīng)濟(jì)，最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所排放的廢物會更少，整體的飛行效率極高。

2 噪聲源

一般來說，噪聲是我國目前大型民用客機(jī)的主要審核指標(biāo)，根據(jù)整個(gè)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)來看，產(chǎn)生噪音的主要來源還是發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲和機(jī)體噪聲。隨著我國相關(guān)航空領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲要求也日漸增高，為了有效的解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的龐大噪聲，就需要針對航空中的噪聲源進(jìn)行詳細(xì)的分析和探討，以此來便于后續(xù)噪聲技術(shù)的實(shí)施。

飛機(jī)機(jī)體噪聲是產(chǎn)生噪聲的主要原因之一，這主要是因?yàn)轱w機(jī)機(jī)體在飛行的過程中會和周邊的空氣產(chǎn)生巨大的摩擦，從而引起周邊氣流的脈動(dòng)以及飛機(jī)機(jī)翼本身的振動(dòng)。而兩種作用力的同時(shí)影響下，就會使得飛機(jī)機(jī)體產(chǎn)生相當(dāng)大的噪聲，同時(shí)，飛機(jī)著陸和起飛過程中，會相應(yīng)的下放飛機(jī)起落架或者是機(jī)翼襟翼的打開，而這些裝置的開啟會對周邊環(huán)境和飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生極大的變化，最終會導(dǎo)致機(jī)體噪聲的出現(xiàn)。

而飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生則主要是由于飛機(jī)在飛行時(shí)，需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供龐大的動(dòng)力支撐，而發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的渦輪、壓氣機(jī)、風(fēng)扇等特殊裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)子葉片的周期性轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會將流過發(fā)動(dòng)機(jī)周邊的氣流進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致壓力脈動(dòng)和湍流脈動(dòng)的產(chǎn)生，兩種脈動(dòng)的共同作用下就會誘發(fā)噪聲的產(chǎn)生，而且，相較于機(jī)體噪聲來說，如果飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)本身的噪聲處理技術(shù)不夠完善，那么發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的噪聲將是難以想象的，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致飛機(jī)聲爆現(xiàn)象的發(fā)生。

3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的類型

一般來說，根據(jù)我國不同領(lǐng)域中所使用到的航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況來看，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的噪聲類型相應(yīng)的分為四種，即壓氣機(jī)噪聲、渦輪噪聲、燃燒室噪聲、噴流噪聲等。

其中噴流噪聲和壓氣機(jī)噪聲則是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生噪聲的主要罪魁禍?zhǔn)?，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，內(nèi)部的轉(zhuǎn)子和靜子會周期性的進(jìn)行互相干涉，從而產(chǎn)生龐大的氣動(dòng)力并誘發(fā)單聲噪音的出現(xiàn)。再加上空氣本身是屬于流體，會相應(yīng)的具有粘性的特征，所以氣流會在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行激烈的湍流脈動(dòng)，此時(shí)就會產(chǎn)生極大的寬頻噪聲。如果此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，噴流流體的速度不斷加快，就會導(dǎo)致噪聲的音量和頻率不斷加大。

4 噪聲技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

結(jié)合上文，我們充分的分析了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)概念和知識，并且還在一定程度上對噪聲源以及類型進(jìn)行了探討，對此，為了有效的解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的噪聲問題，就需要相應(yīng)的實(shí)施具有針對性的噪聲技術(shù)。

首先是葉輪機(jī)噪聲抑制技術(shù)，這種技術(shù)主要對轉(zhuǎn)靜子之間的間距進(jìn)行適當(dāng)降噪，從而有效的降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的產(chǎn)生，這種技術(shù)會針對發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的不同運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，相應(yīng)的增加轉(zhuǎn)子和靜子之間的距離，由于發(fā)動(dòng)機(jī)本身嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成，為了確保轉(zhuǎn)子和靜子之間的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要設(shè)計(jì)工作人員針對轉(zhuǎn)靜子進(jìn)行嚴(yán)格的模型構(gòu)建，并對不同間距進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過對比分析的形式來確保轉(zhuǎn)靜子間距技術(shù)的有效實(shí)施。

其次是噴流噪聲的抑制技術(shù)，一般來說，噴流噪聲的產(chǎn)生主要是由于噴氣流和外界的靜止氣流急劇混合所產(chǎn)生的情況，也就是說，噴流噪聲和發(fā)動(dòng)機(jī)噴口本身的結(jié)構(gòu)和噴口流速有著相當(dāng)密切的關(guān)系，因此，為了有效的降低噴流噪聲，我們就可以對發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口進(jìn)行相應(yīng)的改造和優(yōu)化，比如說使用鋸齒形噴管、增加發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比、運(yùn)用多噴口尾噴管或者是在排氣口安裝吸聲裝置等。

5 總結(jié)

綜上所述，噪聲技術(shù)對于我國當(dāng)下的航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域來說有著相當(dāng)重要的技術(shù)影響，對此，為了更好的發(fā)展我國的航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，解決發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的巨大噪聲影響，就需要針對實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行著重分析，進(jìn)一步加強(qiáng)噪聲技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中的應(yīng)用效果。