飞机降噪都有哪些诀窍?

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Image caption 看着飞机起飞的男子(图片来源:Thinkstock)

1968年的一天,BeeGees乐队乘坐一架英国航空的Vickers Viscount飞机时,在机舱里仔细地倾听着噪音。“就是那种让乘客昏昏入睡的嗡嗡声,但我们这一次的感觉却不太一样。”已故BeeGees主唱罗宾·吉布(Robin Gibb)在该乐队的一张精选集里说,“这种嗡嗡声似乎有自己的曲调,冥冥中让人感觉像是唱诗班的合唱。”吉布甚至表示,作为该乐队最著名的歌曲之一,《我开了个玩笑》(I Started A Joke)就是受到这种声音的启发而创作的。

但对多数乘客来说,飞机噪音更像是一种痛苦,根本无法带来任何灵感。尽管航空技术取得了巨大进步,但只要发动机在转动、风在呼啸、空调在运转,喷气式飞机的乘客仍会刚感受到不小的噪音。新技术能否提供一些帮助?乘客能否通过某些方式来降低噪音?

乘坐飞机旅行时,各个阶段的噪音都大不相同。美国语言听力协会的帕梅拉·梅森(Pamela Mason)表示,起飞和着陆时噪音最大,机舱内的音量能够达到105分贝;而在高空巡航时,噪音会降到85分贝左右。长期暴露在85分贝的噪音中会引发短暂的听力问题。“很多人在长时间乘坐飞机后都出现了耳鸣,这是噪音损伤的早期症状。”梅森说。美国联邦航空管理局警告称,如果每天在90分贝以上噪音环境中暴露的时间达到或超过8小时,就有可能造成永久性听力损伤。在型号较老的飞机上,或者座位靠近飞机尾部,噪音往往会很接近这一水平。

飞机制造商和航空公司都认识到这一问题,并且都在努力降低机舱内的噪音。但实现起来却并不容易,因为传统的降噪技术——例如加厚机舱壁上的隔音层——会加大机身重量,从而增加耗油量。那么,工程师是如何解决这个问题的呢?

抑制噪音

风是噪音的主要来源之一。所以,在现代飞机的设计阶段,已经开始利用计算机化的工具来模拟飞机的航空动力学,寻找可能加大机舱噪音的高气流区域。空客公司产品营销总监阿兰·帕多(Alan Pardoe)表示,这可以帮助工程师调整设计方案。他透露,正是在这种技术的帮助下,空客A380双层客机才被英国噪音消除协会评为市场上最安静的喷气式客机。

Image caption 模拟飞机表面的气流可以确定噪音来源(图片来源:Science Photo Library)

还有一些工程师会记录原型飞机发出的声音,以此为依据调整设计方案。例如,美国密苏里州的Innovative Technology Applications Company正在研究如何使用一组麦克风来寻找并消除噪音源。

此外还出现了很多噪音消除技术。增加振动吸收材料可以消耗机身的能量。“如果能削弱振动,就能降低噪音。” 机舱设计方案提供商3M Aerospace业务开发经理布莱恩·乔约尔(Brian Joyal)说。隔音材料可以吸收空气传播的声能,而音障则能改变它的方向,使之远离机舱。例如,法国橡胶专家斯迈克·埃罗(Smac Aero)开发了一种名为SmacBarrier的隔音材料,可以降低舷窗周围以及地板和天花板的声波传输能力。

具体到私人飞机,由于资金更充裕,而且不太在意油耗,所以能够安装额外的隔音材料,包括在舷窗上安装更多玻璃,采用吸音的绒面皮装饰天花板,并重新设计空调系统。这些定制方案可以将噪音水平降到50分贝以下,比普通民航客机安静得多。

发动机也是重要的噪音来源,但情况也在逐步改善。“以前,喷气式飞机两侧的发动机会产生巨大的噪音。”帕多说。但在新的飞机上,发动机舱的体积大幅增加,前面的风扇同样做得很大。“这就可以放慢风扇的转速,从而降低噪音。”他解释道。空客今年就在A320客机上安装了配有大风扇的新一代发动机,因此,“这些飞机将比我们目前正在生产的飞机安静得多。”他补充说。

波音公司首席噪音、振动和排放工程师马亨德拉·约什(Mahendra Joshi)表示,还有一种方法是在发动机排气孔上使用V型边缘,以便在源头上降低发动机噪音。

空客甚至试图降低空调的噪音,具体方法则是对机舱轮廓进行设计,使之不会干扰气流,从而让空气自由流通。“这样一来,就不必那么费力地向机舱里压入空气,速度越慢,噪音就越小。”帕多说。

Image caption 机舱后面的噪音往往更大(图片来源:BBC)

那么,除了佩戴耳塞或降噪耳机外,乘客还能采取哪些措施呢?

2006年,伊斯坦布尔大学的库尔图卢斯·欧扎坎(Kurtulus Ozcan)和塞米哈·尼姆里奥格鲁(Semih Nemlioglu)决定找出机舱内不同座位之间的噪音差异。这两位研究人员记录了空客A321双走廊客机内部各个位置的噪音,当时的那架飞机在土耳其境内飞行,总里程约为1,000公里(620英里)。他们发现,靠舷窗位置的噪音比中间或靠走廊位置的噪音高出4分贝。而机舱前部普遍比顶部或后部安静。

乘客现在可以使用SeatGuru等公司提供的服务,这些公司可以根据噪音水平等不同因素帮助用户评估座位。乘客在预订机票前,可以先搜索自己的航空公司和飞机信息,尽量选择更舒适的座位。

可是,这种措施是否会让机舱变得太过安静呢?毕竟,有些人或许认为“白色噪音”好过人们的聊天声、宝宝的哭闹声和厕所门的开关声。“3M Aerospace的乔约尔认为,未来的工程师有可能会关注声音品质,而不再一味降低噪音。“汽车行业20年前就曾经历过这种情况——他们不再单纯关注噪音水平,还把精力放在了噪音频谱上。所以我认为,我们今后也将看到声音更好听的喷气式飞机,但却未必更加安静。”

然而,调整后的噪音还能否像以前那样给BeeGees乐队带来灵感,恐怕就很难说了。

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