航空发动机试车台声学测试探讨

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摘要：航空发动机在试车台内试车时，试车噪声大，并且试车噪声频带宽，会对周围环境造成很大污染。因此，试车台建设的很重要一部分是噪声控制。在试车台建设完毕后，会对试车台整体声学性能进行声学测试。本文介绍了试车台声学测试的情况，并对测试中出现的问题进行了探讨。

关键词：试车台;声学测量;噪声控制;

试车台作为航空发动机在地面试车和维修检查的平台，在国民经济和生产中发挥了巨大的作用。航空发动机具有宽频带、高声压级、持续时间长的声学特性。[1] 因此在试车台设计时，噪声控制是使用方和地方环保部门重点关注的部分。在试车台建设完毕后，需要对试车台进行声学测试，全面评估整体声学性能。试车台声学测试主要目的有两个。第一，检验试车台声学设计是否满足技术协议的要求和国家标准;第二，对消声设备的工程应用降噪量进行现场评估。

一、测量介绍

为保证测量数据的准確性及其可应用性，声学测量工作必须按照中华人民共和国国家标准或规范进行。针对航空发动机试车台的声学测试，主要的测试依据为GB/T 3222.2-2009《声学 环境噪声的描述、测量与评价 第2部分：环境噪声级测定》、GB 50454-2008《航空发动机试车台设计规范》和GB 12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》等相关国家标准。

下面以某航空发动机试车台声学测试为例，对试车台声学测试进行介绍。该试车台主体为“U”型结构，试车台北侧为三层配套附楼。试车台距离最近的厂界距离约50m。根据技术协议和相关国家标准要求，整个试车台的声学性能指标如下表所示。[2，3]

根据敏感点声学指标要求以及声学设计需求，在试车台布置了8个测点。测点序号以及测点描述见表2所示。航空发动机试车台进、排气塔塔口高度较高，通常在测试时需要在将布置在塔口的传感器头加装专用的风帽，防止风噪声影响测量结果。在试车间内，由于气流速度较大，需要在传感器头部安装专用的鼻锥。

测试系统采用8通道采集系统，在发动机试车时对上述测点进行了实时的测量和记录。通过对所测数据进行分析，可得出试车台在发动机不同状态下各个测点处的声压级。试车台布点图片见图1所示。

二、测量结果探讨

由于试车台声学测试数据涉及到用户产品的一些信息，故只能列出一部分测试结果数据。理论计算数据与实测结果对比表见表3所示。

从测试结果可以发现，采用理论计算的外场结果均较实测的结果要低。分析原因，由于试车台附近的环境以及建筑物特殊的高度，采用国际标准的声衰减公式在自由衰减和指向性衰减值得计算会与实际情况有一定的偏差。

准备间由于隔声大门具有较明确的隔声量，因此实测结果与理论计算结果偏差很小。

通过对进、排气塔口针对性的布置几个不同位置的测点，来考察进、排气塔口声压的不均匀度。通过测试结果发现，进、排气塔口不同位置所测结果均不一致。但是，进气塔口的声压不均匀度要小于排气塔口的声压不均匀度。分析原因，进气塔内气流速度相对于排气塔内气流速度低，同时流场的均匀性也优于排气塔。

操纵间内噪声测量收到人员说话干扰声十分明显。在实际试车过程中，试车人员之间需要频繁沟通交流，导致在时域声信号采集时经常无法获得一段较长的稳态信号，这对最后的操纵间声压级计算会造成一定的干扰。

三、总结和展望

通过以某试车台测试为例介绍试车台声学测试要求以及测试结果分析，说明声学测试在工程噪声控制中具有非常重要的作用。通过声学测试结果，可以修正理论计算值。通过大量的声学测试，获得的工程修正数据对未来噪声控制设计具有重大参考价值。

由于测试通道所限，每次测试只能同时测量8个通道的噪声值，测点较少会导致测量的不确定性增大。未来，希望通过扩展测试通道数，使得每个敏感房间、敏感点处布置多个传感器同时测量，或者有条件的直接采用阵列测试系统进行测试，可以获得大量完备的数据，保证测量数据的准确性。

参考文献：

[1] 王娜，万能，汤道敏.某涡轮风扇发动机试车台的声环境研究[J].环境工程，2012，4（30）：107-109

[2] GB 50454-2008，航空发动机试车台设计规范[S].

[3] GB 12348-2008，工业企业厂界环境噪声排放标准[S]

（作者单位：中航工程集成设备有限公司）