战机呼啸而过,巨大的噪音到底来自哪里?

2020-08-13 21:09:23   




如果居住的地方有机场或者空军基地,而且还在航线的正下方,那么几乎每天都有喷气飞机呼啸而过,尤其是喷气战机那种撕裂空气般的噪音绝对可以算震耳欲聋。那么问题也就来了,如此巨大的飞机噪音。到底来源于哪里?实际上问题似乎也不算特别难回答。有对比就有鉴别。如果说喷气机尤其是低空高速飞行的战斗机的噪音大到无法简单分析,不过还有各种螺旋桨飞机飞过。现在已经很难见到活塞老式螺旋桨飞机飞正规的民航。因此出现在头顶上的螺旋桨飞机多为涡桨客机。仅仅从其“嗡嗡嗡”的声音来判断,就知道这类飞机的噪音主要是来自其飞机发动机;尤其是巨大的推进螺旋桨引发的空气震动产生的噪音。这就像家里的电风扇开的转速比较快,引发的噪声类型是相似的。



涡桨发动机以螺旋桨旋转时所产生的推力作为飞机前进的动力。为了改善巡航飞机的环境舒适性,近些年对螺旋桨发动机参数的优化,使得螺旋桨噪声特性发生了改变,这主要体现在频谱范围以及声压强度的大小,但其基本特性还是保持不变。但是安装涡喷和涡扇的飞机的噪音,产生原理却没有和涡桨那样单纯聚集在螺旋桨上那么简单。涡轮喷气式发动机解决了涡轮螺旋桨发动机在高速下效率低的难题,主要靠燃气流产生推力,能实现飞机超声速飞行。该类发动机最主要的一个噪声源是喷流噪声。通过尾喷管辐射到飞机尾部区域,再通过机身进入舱内。而涡轮风扇发动机比涡轮喷气式发动机产生的噪音相对小一些。是因为涡扇有外涵道的相对更冷的空气,可以部分隔绝内涵道温度更高和噪音水平更大的气流。



但是涡扇发动机的噪音水平,会随着涡扇发动机涵道比的增大逐渐凸现出来,主要是发动机燃烧室中的燃料以及湍流的燃烧引起。其核心部分燃烧噪声低频成分经过涡轮的温度与压力脉动区域并通过喷口辐射噪声。涵道比不同的涡扇发动机在不同飞行状态下,其噪声源是不同的。对于低涵道比涡扇发动机,在飞机起飞阶段,喷流噪声占主导。在着陆状态时,高频风扇噪声以及低频喷流噪声所占比例最大。对于中涵道比发动机,在起飞阶段,以低频喷流噪声与高频风扇噪声为主。而着陆时主要为风扇噪声。以上两类涡扇多为战机安装。对于大涵道比发动机,主要用于民航机和军用运输机。起飞时高频风扇、发动机燃烧室以及着陆时低频风扇、燃烧室噪声均对舱内噪声有加成。涡扇发动机的风扇噪声在飞机头部与尾部区域均有辐射,但前部区域总声压强度要更大。



低空飞过头顶的战机之所以感觉噪音特别大,瀚海狼山(匈奴狼山)认为还在于多普勒效应的增强原理。在飞机高速接近听者所在位置时,本来分贝就不小的噪声源的声波被不断的压缩,造成频率更高,人耳的感觉就是噪声越来越大;而当飞机快速飞过,噪声幅度会迅速减少。这就像飞驰而来的火车鸣笛的感觉是一样的。而当战机一旦超音速突破音障产生音爆。那激波噪音感觉就像2声爆炸一样。