民用飞机噪声航迹适航取证研究

[摘 要]针对民机噪声基准航迹的条款要求进行了归类和整理，简单介绍了噪声适航，明确噪声航迹计算要求、适航取证航迹计算处理，对民机噪声适航取有很大推动作用。

[关键词]民机；噪声；适航取证；基准航迹；

中图分类号：v219 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0173-02

0 引言

本文针对民用飞机噪声航迹取证进行研究，讨论基准噪声航迹计算要求并结合spool-down试验进行基准噪声航迹计算，将研究工作应用与民机噪声取证。文章简单介绍了噪声适航，明确噪声航迹计算要求、适航取证航迹计算处理，对民机噪声适航取有很大推动作用。

1 基准噪声航迹计算要求

CCAR36-R1部规定的三种飞机噪声适航审定基准航迹分别为：正常起飞飞越噪声航迹、采用减推力（CUTBACK）的飞越噪声航迹以及进场噪声航迹。下面内容将介绍三种噪声航迹的计算要求：

1.1 正常起飞飞越噪声航迹：

根据CCAR36-R1，正常起飞飞跃噪声航迹计算条件如下：

a）海平面S.L；

b）相对湿度为70%；

c）跑道梯度为零；

b）环境温度25℃（ISA+10℃）；

c）零风速；

d）松开刹车时的飞机重量为最大起飞重量；

e）除起落架可以收上外，在整个起飞过程中须保持起飞构型，构型是指重心位置以及能够影响飞机性能和噪声的飞机系统的状态。例如，增升装置的位置，APU是否工作以及发动机是否有引气和功率提取。

f）全部发动机工作，其工作状态为正常起飞推力状态。

g）起飞基准速度应是申请人所选定的，所有发动机都工作时的正常起飞爬升速度，它至少是V2+19千米/小时（V2+10海里/小时），但不大于V2+37千米/小时（V2+20海里/小时）。在飞机离地后必须尽快达到该速度，并且要在整个起飞噪声合格审定试验中保持此速度。

1.2 CUTBACK飞跃噪声航迹：

为了降低起飞噪声水平，CCAR36-R1规定允许起飞过程中CUTBACK（减推力）降低起飞噪声级。根据CCAR36-R1规定，从起飞开始，至爬升到距跑道至少下列高度期间，必须使用平均起飞推力或功率。

a）对于第一阶段和喷气式发动机涵道比小于2的第二阶段飞机，如下适用：

1）发动机数多于三个的飞机――214米（700英尺）。

2）所有其他飞机――305米（1000英尺）。

b）对于第三阶段飞机和喷气式发动机涵道比大于或等于2的第二阶段飞机，如下适用：

1）发动机数多于三个的飞机――210米（689英尺）。

2）发动机数为三个的飞机――260米（853英尺）。

3）发动机数少于三个的飞机――300米（984英尺）。

飞机达到上述高度后，可以减小推力降低噪声。

CUTBACK起飞噪声航迹计算条件如下：

a）环境温度25℃（ISA+10℃），相对湿度为70%

b）零风速；

c）除起落架可以收上外，在整个起飞过程中须保持起飞形态；

d）全部发动机工作，其工作状态为CUTBACK需用推力状态；

e）飞机的速度保持申请人选定的起飞基准速度。

根据CCAR36-R1规定，飞机达到最低高度后，可以减小推力降低噪声，但功率或推力不得降到低于单发停车时保持平飞所需要的功率或推力，或全发工作为保持4%的爬升梯度所需要的功率或推力，两者中取较大者即为CUTBACK需用推力。

CUTBACK飞跃噪声航迹中spool-down：

spool-down过程航迹可以看作是CUTBACK航迹的一部分。飞机从CUTBACK点开始，发动机推力由正常起飞推力开始推杆，将推力减至CUTBACK推力。这个过程发动机推力随时间不断减小，飞行航迹也受到一定影响。为了更准确反映飞机噪声水平，基准噪声航迹计算时需要考虑spool-down过程中航迹变化。

spool-down起飞噪声航迹计算条件如下：

a）环境温度25℃（ISA+10℃），相对湿度为70%

b）零风速；

c）除起落架可以收上外，在整个起飞过程中须保持起飞形态；

d）全部发动机工作，其工作状态为发动机spool-down时刻即时发动机推力；

e）飞机的速度保持申请人选定的起飞基准速度。

spool-down过程时间和发动机推力变化需要通过试飞确定。试飞时，飞机正常起飞后稳定爬升至距地面某一高度，保持飞机速度为申请人选定的起飞基准速度，然后调整发动机推力至平均起飞推力，稳定后再迅速拉杆，至减推力位置，转速稳定后结束动作。重复减推力过程，记录下时间、飞行高度、速度、大气温度和发动机转速等飞行参数。这些参数经过处理，得到飞机spool-down时间以及spool-down期间内发动机转速变化。根据转速变化即可得到发动机推力。

spool-down过程发动机转速变化，如表1所示。

在某一时刻t，根据spool-down期间发动机转速变化，结合基准航迹中飞机所处高度，温度及飞机速度等条件，可以唯一确定发动机推力和气动力。根据这些条件，可以计算出一个微小时间段内飞机航迹。将这些微小时间段内航迹进行积分，就可以计算出spool-down整个过程中飞行航迹。

1.3 进场噪声航迹：

根据CCAR36-R1，进场噪声航迹计算时，计算条件如下：

a）海平面S.L；

b）环境温度25℃（ISA+10℃），相对湿度为70%

c）零风速；

d）最大着陆重量；

e）必须保持着陆形态，着陆襟翼、起落架放下；

f）3°进场角；

g）全部发动机正常工作，推力为保持3°进场角的需用推力；

h）飞机保持稳定的进场速度1.23VSR+10节（1.23VSR +18.52千米/小时）。

2 基准噪声航迹适航取证计算分析

明确噪声航迹的计算要求后，采用民机GAPP性能计算程序进行计算。GAPP计算程序是中国商飞公司开发的我国拥有完全自主知识产权的性能计算软件，其计算结果经过大量试飞验证，精度很高。GAPP计算软件经过不断完善，已经可以满足噪声航迹要求的所有状态的计算。

按CCAR36-R1规定的最低高度开始，到CCAR36-R1规定的起飞噪声测量点（跑道中心线的延长线上距起飞滑跑开始点6500米处）为止，在正常起飞噪声航迹上选取一系列点开始CUTBACK计算（根据实际需要可从最低高度开始任意取减推开始点）。将每一条计算的噪声航迹进行噪声计算，从这些结果中选出一条符合要求的噪声航迹作为取证使用的噪声航迹。

为了简化分析计算，选取发动机减推力航迹飞越噪声较小的航迹，同时这条航迹也必须满足整个10dB降区间也处于发动机减推力spool-down完成点之后的条件，将这条航迹作为确定民用飞机飞越审定噪声值的航迹，如图1所示。

进场噪声航迹如图2所示。

3 结束语

噪声适航取证在民机取证工作中是非常重要的，机场对机噪声要求越来越严格，这也对民机设计提出了严峻的挑战。本文分析民机取证噪声航迹中的取证条款，根据条款要求，结合实际取证情况，对民机噪声航迹适航取证进行了计算分析，对民机型号适航取证有很大的推动作用。

参考文献

[1] 运输类飞机适航标准.中国民用航空规章，第36部，CCAR-36-R1.中国民航总局，2007.4.

[2] AC-36-AA-2008-04《航空器型号和适航合格审定噪声规定》，中国民用航空局，2008.4.

[3] 运输类飞机适航标准.中国民用航空规章，第25部，CCAR-25-R3.中国民航总局，2001.5.

作者简介

刘瑞涛（1985-），男，助理工程师。主要研究方向：民机性能。