噪聲技術在航空發動機中的應用

趙新偉

中國海警局直屬第一局 浙江 舟山 316111

目前，針對我國現有的飛行發動機來看，其最主流的設計仍然是在主軸支撐上選用特殊的滾動軸承，雖然這種設計方式有著比較良好的運行效果，但是，我們在長期的研發過程中發現，這種傳統的發動機設計方式存在著很大的缺陷，比如說，飛機發動機在運轉過程中會產生巨大的高溫，而軸承在高溫、高轉、高載的狀態下會產生點蝕、磨損、疲勞剝落等多種失效故障問題。而一旦發生故障，就會影響到發動機轉子的正常運轉，因此，為了保障飛機發動機的正常運轉，就需要結合噪聲技術，對發動機內部的各類結構進行仔細的分析，并運用振動噪音的原理來對發動機內部進行相應的檢測工作，以此來達到保障發動機正常運轉的效果。

1 航空發動機

航空發動機，從本質上來說，其實就是一種特殊的熱力機械，而且為了保障最基本的高運轉速度，需要整個發動機的結構維持一種高度復雜和精密的狀態。可以說，航空發動機就是整個飛機的心臟部位，可以源源不斷的為飛機提供必要的動力和各類資源。而且，隨著我國科技技術的不斷發展，航空發動機本身已經成為一種相對成熟的獨立產品。一般來說，我國目前軍事領域中所使用的飛機航空發動機大多數是渦輪風扇發動機、渦輪噴氣發動機、渦輪軸發動機、渦輪螺旋槳發動機、活塞式發動機、沖壓式發動機等。并且，根據不同的飛行需要，也會搭載不同的發動機，以此來確保最基本的功能需求。除此之外，由于航空發動機本身特殊的結構特點，也相應的衍生出了一種燃氣輪機，這種燃氣輪機所搭載的技術相當先進，可以很好的應用于船用動力、發電、移動電站、天然氣、石油管線泵站等多個領域，而且都能表現出相當優異的效果。

除了上述所講到的傳統航空發動機之外，還有現代技術為基石所研發的新型發動機，諸如多電發動機、變循環發動機、齒輪傳動發動機等。這些發動機相較于傳統的發動機來說，會具有更高的運轉速度，而且整體的成本造價也比較經濟，最關鍵的一點就是在運轉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的主要審核指標，根據整個飛機的結構來看，產生噪音的主要來源還是發動機噪聲和機體噪聲。隨著我國相關航空領域的不斷發展，對于航空發動機的噪聲要求也日漸增高，為了有效的解決航空發動機所產生的龐大噪聲，就需要針對航空中的噪聲源進行詳細的分析和探討，以此來便于后續噪聲技術的實施。

飛機機體噪聲是產生噪聲的主要原因之一，這主要是因為飛機機體在飛行的過程中會和周邊的空氣產生巨大的摩擦，從而引起周邊氣流的脈動以及飛機機翼本身的振動。而兩種作用力的同時影響下，就會使得飛機機體產生相當大的噪聲，同時，飛機著陸和起飛過程中，會相應的下放飛機起落架或者是機翼襟翼的打開，而這些裝置的開啟會對周邊環境和飛機機體結構產生極大的變化，最終會導致機體噪聲的出現。

而飛機發動機噪聲的產生則主要是由于飛機在飛行時，需要發動機提供龐大的動力支撐，而發動機內部的渦輪、壓氣機、風扇等特殊裝置進行轉子葉片的周期性轉動時，就會將流過發動機周邊的氣流進行旋轉，從而導致壓力脈動和湍流脈動的產生，兩種脈動的共同作用下就會誘發噪聲的產生，而且，相較于機體噪聲來說，如果飛機發動機本身的噪聲處理技術不夠完善，那么發動機所產生的噪聲將是難以想象的，嚴重時甚至會導致飛機聲爆現象的發生。

3 航空發動機噪聲的類型

一般來說，根據我國不同領域中所使用到的航空發動機運轉情況來看，可以將發動機所產生的噪聲類型相應的分為四種，即壓氣機噪聲、渦輪噪聲、燃燒室噪聲、噴流噪聲等。

其中噴流噪聲和壓氣機噪聲則是發動機產生噪聲的主要罪魁禍首，因為發動機在運轉過程中，內部的轉子和靜子會周期性的進行互相干涉，從而產生龐大的氣動力并誘發單聲噪音的出現。再加上空氣本身是屬于流體，會相應的具有粘性的特征，所以氣流會在發動機內部進行激烈的湍流脈動，此時就會產生極大的寬頻噪聲。如果此時發動機繼續高速運轉，噴流流體的速度不斷加快，就會導致噪聲的音量和頻率不斷加大。

4 噪聲技術在航空發動機中的應用

結合上文，我們充分的分析了航空發動機的相關概念和知識，并且還在一定程度上對噪聲源以及類型進行了探討，對此，為了有效的解決航空發動機所產生的噪聲問題，就需要相應的實施具有針對性的噪聲技術。

首先是葉輪機噪聲抑制技術，這種技術主要對轉靜子之間的間距進行適當降噪，從而有效的降低發動機噪聲的產生，這種技術會針對發動機內部的不同運轉狀況，相應的增加轉子和靜子之間的距離，由于發動機本身嚴謹的結構組成，為了確保轉子和靜子之間的正常運轉，需要設計工作人員針對轉靜子進行嚴格的模型構建，并對不同間距進行實驗，通過對比分析的形式來確保轉靜子間距技術的有效實施。

其次是噴流噪聲的抑制技術，一般來說，噴流噪聲的產生主要是由于噴氣流和外界的靜止氣流急劇混合所產生的情況，也就是說，噴流噪聲和發動機噴口本身的結構和噴口流速有著相當密切的關系，因此，為了有效的降低噴流噪聲，我們就可以對發動機的噴口進行相應的改造和優化，比如說使用鋸齒形噴管、增加發動機涵道比、運用多噴口尾噴管或者是在排氣口安裝吸聲裝置等。

5 總結

綜上所述，噪聲技術對于我國當下的航空發動機領域來說有著相當重要的技術影響，對此，為了更好的發展我國的航空發動機領域，解決發動機所產生的巨大噪聲影響，就需要針對實際的發動機運轉情況進行著重分析，進一步加強噪聲技術在航空發動機領域中的應用效果。