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讨厌飞机噪声?德国花近两千万建实验室解决难题

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从根本上说,我们想要全面涵盖在飞行过程中会发生的各种噪声。为此,我们想要进入机身圆筒,测试不同的噪音控制方式。什么方式都有可能,从改变声性能和热声装置,到不同座垫的影响。

出品|网易科学人栏目组

译者|乐邦

讨厌飞机噪声?德国花近两千万建实验室解决难题

1.8米高的声响阵列

想象一下,你身处A320飞机里面,引擎轰隆作响,窗口外或许在下着雨。接着,你往外看,一个巨型的音箱在飞机周围旋转。音箱后面是隔音泡沫板,而不是云层。事实证明,测试飞机在飞行时的声音最好就是在地面上测试。

讨厌飞机噪声?德国花近两千万建实验室解决难题

A320演示机身长8.5米,但没有机头、机翼和机尾

该占地450平方米的房间位于德国汉堡的应用航空研究中心,能够容纳没有机头、机翼和机尾的A320机身。该机身重1.5吨,长8.5米。另外,它还有商用喷气机的诸多标志——窗口、机舱顶上的行李舱、洗手间和可最多承载20名乘客。从结构上来看,它是简化版本,用现成材料制造而成。这种构造背后的理念是,部件能够轻易更换,因此能够轻松重现其它的飞机模型或者天气状况来测试不同的声响。

在地面上测试航空声学不仅仅成本更低,在科学上也更加严谨。空客声学部门内部噪音协调负责人亨宁·谢尔(Henning Scheel)表示,“如果你在飞机内试验一种噪音控制,我们就不知道我们是否有测量到天气状况的变化,也不知道我们是否真的测量到我们想要测量的设备。”实质上,该实验室环境可以让研究人员展开在真实世界中几乎无法展开的试验。

那么,该项试验具体如何展开的呢?首先,有个巨型的扬声器系统。1.8米高的音箱阵列围绕机身圆筒360度旋转。它上面覆盖着128个音响,每一个都由单一的频道来驱动。“因此阵列的一个音响由一个特定的信号以及一个扩音器来驱动。”谢尔说道。每一个音响都由能够重现飞行过程中发生的噪声场的算法来驱动。研究人员想要重现的是你在空中会收到的那种声波。“这是为了理解噪声是如何进入结构和转移到机舱的。”谢尔解释道。

噪声不局限于会在A320内产生的声响。来自A350的噪音来源、未来的推进系统或者分布式推进系统可能都可以在该实验室内进行测试。“我们甚至能够试验结构性的对策,也就是说,我们在结构上放置另一个设备,来改变结构的动力学以及结构本身的特定行为。”谢尔说道。

在该实验室工作的团队主要专注于引擎噪音和测试未来推进系统的效果。长期而言,他们想要继续深入他们的研究,重现机身周围的流动噪声,但这尚需时日。“这还是很学术性的问题,目前市面上没有很多的算法可让我们用来进行这种研究。”谢尔说,“但从根本上说,我们想要全面涵盖在飞行过程中会发生的各种噪声。为此,我们想要进入机身圆筒,测试不同的噪音控制方式。”什么方式都有可能,从改变声性能和热声装置,到不同座垫的影响。

讨厌飞机噪声?德国花近两千万建实验室解决难题

该声学实验室建于12个月前,对于再现噪声测试十分重要,因为这在天气变幻莫测的真实世界中几乎不可能实现

接下来是真正的考验——乘客的期望。“我们能够进行心理声学测试。我们为演示机身提供所有日常的组件,我们让人们走进机舱,将他们暴露在典型的噪音当中,然后他们在可以感知、主观烦恼度或者舒适度方面衡量噪音。”他说道。唯一的不足是,无法在气压条件下进行测试。谢尔希望能够在未来两年给模拟模型加入气压效果。

该造价250万欧元(约合227万英镑、约19445000元)的实验室建造于12个月前,合作方包括多个其它的组织,其中包括汉堡应用科学大学和德国航空航天中心。目前,研究人员在试验3种不同的飞机设计,预计它们将会在未来4年内投入使用。

对于谢尔来说,获得完整的数据的意义在于创造完美的测试条件。他说,这让汉堡的实验室能够在竞争中脱颖而出。在不使用夹具的情况下安装和密封飞机圆筒得特别小心谨慎,谢尔称这对于限制不同的声学行为至关重要。“我们非常小心谨慎地确保结构行为相对于常见的飞机不会发生改变。这是一件很特别的事情。”

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