首页展览中心获奖作品大运飞机舱室低噪声设计与应用

大运飞机舱室低噪声设计与应用

中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所

项目简介

在现代军事领域,大型运输机的舱室噪声控制水平直接关系到部队远程投送能力和作战效能。长期以来,我国在这一关键技术领域受制于人,面临着基础薄弱、技术封锁等多重挑战。大运飞机(运-20飞机)的成功研制,不仅填补了我国百吨级大型军用运输机的空白,更在低噪声舱室设计领域实现了从“跟跑”到“并跑”的历史性跨越。

(一)核心技术突破

大运飞机研发团队直面三大技术难题:首先,针对传统飞机壁板隔声性能不足的问题,创新性地采用声学超材料技术,研制出具有国际领先水平的高隔声量飞机壁板,隔声性能提升85%以上。其次,攻克了复杂声环境下的噪声源识别技术瓶颈,通过多源数据融合处理技术,实现了对大型飞机舱室多种噪声源的精准识别和分类,为精准降噪提供了科学依据。第三,建立了覆盖20Hz-20kHz全频段的噪声分析体系,采用有限元、边界元和统计能量分析相结合的方法,实现了舱室噪声的精确预测和控制。

(二)创新成果亮点

设计体系创新:构建了完整的大型飞机舱室低噪声控制设计体系,包括噪声源识别、传播路径分析和接收点优化三大模块。其中,翼吊发动机短舱消声声衬设计方法属国内首创,解决了发动机噪声这一最大噪声源的降噪难题。

材料应用突破:研发的声学超材料具有轻量化(减重53%)、高隔声(计权隔声量达39dB)和多功能集成(隔声、隔热、美观)三大特点,已获得多项国家发明专利。

测试技术领先:构建了完整的材料级-壁板级-舱段级-飞机级的降噪方案效果验证体系,为动态优化降噪方案提供了技术支撑。

(三)应用成效显著

经实际飞行验证,大运飞机舱室噪声控制指标全面优于设计标准:重要工作区域噪声不超过85dBA,普通区域不超过90dBA,是目前国内最安静的军用飞机。这意味着:乘员的日暴露容许时间从0.5h提升至6.7h,极大提升了飞机的出勤率及长航时飞行舒适性。

(四)综合效益分析

技术积累方面:形成18项发明专利、8项实用新型专利、16项软件著作权、4篇论文,构建了完整的大型飞机低噪声设计知识产权体系。

标准建设方面:主持制定的《飞机发动机短舱声衬消声设计要求》《飞机和直升机噪声控制要求》《舰载飞机噪声控制与测量要求》标准成为行业标杆规范。

人才培养方面:培养了一支涵盖声学、材料、结构等多学科交叉的创新团队,获得省部级科技奖励4项,培养了4名声学专业博士,1人获得国家级人才荣誉称号。

我国大运飞机低噪声技术取得重大突破,标志着大型军用运输机设计水平跻身世界前列。通过降噪设计达到了大运飞机的客户需求,实现了噪声水平从100dBA降至85dBA的跨越。单架机降噪目标重量减小1000千克,正所谓“飞机1克重量1克金”,大大减小了飞机成本,提升了飞机性能,彰显了中国航空人的创新能力。这一自主创新成果打破了国外技术垄断,实现了飞机的装机应用和新一代军用运输机的批量交付,将产生近千亿的经济效益。