航空發(fā)動機試車臺聲學測試探討

陳玨 王娜

摘要：航空發(fā)動機在試車臺內(nèi)試車時，試車噪聲大，并且試車噪聲頻帶寬，會對周圍環(huán)境造成很大污染。因此，試車臺建設(shè)的很重要一部分是噪聲控制。在試車臺建設(shè)完畢后，會對試車臺整體聲學性能進行聲學測試。本文介紹了試車臺聲學測試的情況，并對測試中出現(xiàn)的問題進行了探討。

關(guān)鍵詞：試車臺;聲學測量;噪聲控制;

試車臺作為航空發(fā)動機在地面試車和維修檢查的平臺，在國民經(jīng)濟和生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用。航空發(fā)動機具有寬頻帶、高聲壓級、持續(xù)時間長的聲學特性。[1] 因此在試車臺設(shè)計時，噪聲控制是使用方和地方環(huán)保部門重點關(guān)注的部分。在試車臺建設(shè)完畢后，需要對試車臺進行聲學測試，全面評估整體聲學性能。試車臺聲學測試主要目的有兩個。第一，檢驗試車臺聲學設(shè)計是否滿足技術(shù)協(xié)議的要求和國家標準;第二，對消聲設(shè)備的工程應(yīng)用降噪量進行現(xiàn)場評估。

一、測量介紹

為保證測量數(shù)據(jù)的準確性及其可應(yīng)用性，聲學測量工作必須按照中華人民共和國國家標準或規(guī)范進行。針對航空發(fā)動機試車臺的聲學測試，主要的測試依據(jù)為GB/T 3222.2-2009《聲學 環(huán)境噪聲的描述、測量與評價 第2部分：環(huán)境噪聲級測定》、GB 50454-2008《航空發(fā)動機試車臺設(shè)計規(guī)范》和GB 12348-2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》等相關(guān)國家標準。

下面以某航空發(fā)動機試車臺聲學測試為例，對試車臺聲學測試進行介紹。該試車臺主體為“U”型結(jié)構(gòu)，試車臺北側(cè)為三層配套附樓。試車臺距離最近的廠界距離約50m。根據(jù)技術(shù)協(xié)議和相關(guān)國家標準要求，整個試車臺的聲學性能指標如下表所示。[2，3]

根據(jù)敏感點聲學指標要求以及聲學設(shè)計需求，在試車臺布置了8個測點。測點序號以及測點描述見表2所示。航空發(fā)動機試車臺進、排氣塔塔口高度較高，通常在測試時需要在將布置在塔口的傳感器頭加裝專用的風帽，防止風噪聲影響測量結(jié)果。在試車間內(nèi)，由于氣流速度較大，需要在傳感器頭部安裝專用的鼻錐。

測試系統(tǒng)采用8通道采集系統(tǒng)，在發(fā)動機試車時對上述測點進行了實時的測量和記錄。通過對所測數(shù)據(jù)進行分析，可得出試車臺在發(fā)動機不同狀態(tài)下各個測點處的聲壓級。試車臺布點圖片見圖1所示。

二、測量結(jié)果探討

由于試車臺聲學測試數(shù)據(jù)涉及到用戶產(chǎn)品的一些信息，故只能列出一部分測試結(jié)果數(shù)據(jù)。理論計算數(shù)據(jù)與實測結(jié)果對比表見表3所示。

從測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，采用理論計算的外場結(jié)果均較實測的結(jié)果要低。分析原因，由于試車臺附近的環(huán)境以及建筑物特殊的高度，采用國際標準的聲衰減公式在自由衰減和指向性衰減值得計算會與實際情況有一定的偏差。

準備間由于隔聲大門具有較明確的隔聲量，因此實測結(jié)果與理論計算結(jié)果偏差很小。

通過對進、排氣塔口針對性的布置幾個不同位置的測點，來考察進、排氣塔口聲壓的不均勻度。通過測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，進、排氣塔口不同位置所測結(jié)果均不一致。但是，進氣塔口的聲壓不均勻度要小于排氣塔口的聲壓不均勻度。分析原因，進氣塔內(nèi)氣流速度相對于排氣塔內(nèi)氣流速度低，同時流場的均勻性也優(yōu)于排氣塔。

操縱間內(nèi)噪聲測量收到人員說話干擾聲十分明顯。在實際試車過程中，試車人員之間需要頻繁溝通交流，導致在時域聲信號采集時經(jīng)常無法獲得一段較長的穩(wěn)態(tài)信號，這對最后的操縱間聲壓級計算會造成一定的干擾。

三、總結(jié)和展望

通過以某試車臺測試為例介紹試車臺聲學測試要求以及測試結(jié)果分析，說明聲學測試在工程噪聲控制中具有非常重要的作用。通過聲學測試結(jié)果，可以修正理論計算值。通過大量的聲學測試，獲得的工程修正數(shù)據(jù)對未來噪聲控制設(shè)計具有重大參考價值。

由于測試通道所限，每次測試只能同時測量8個通道的噪聲值，測點較少會導致測量的不確定性增大。未來，希望通過擴展測試通道數(shù)，使得每個敏感房間、敏感點處布置多個傳感器同時測量，或者有條件的直接采用陣列測試系統(tǒng)進行測試，可以獲得大量完備的數(shù)據(jù)，保證測量數(shù)據(jù)的準確性。

參考文獻：

[1] 王娜，萬能，湯道敏.某渦輪風扇發(fā)動機試車臺的聲環(huán)境研究[J].環(huán)境工程，2012，4（30）：107-109

[2] GB 50454-2008，航空發(fā)動機試車臺設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB 12348-2008，工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準[S]

（作者單位：中航工程集成設(shè)備有限公司）