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第 37 卷 第 6 期 宋亚辉等： 民机噪声适航合格审定试验中地面影响研究 929

格审定试验结果进行对比，分析地面阻抗条件不同 其中，erfc( )为误差函数的补函数，k i 为波数，ψ 角的
对民机噪声适航合格审定中有效感觉噪声级的影 定义见图1，ς i 为地面的声阻抗率，且ς i = Z ni /ρ 0 c 0 ，
响。最后，对该方法的注意事项和实用意义进行了 Z ni 为声阻抗，ρ 0 和c 0 分别为大气密度和声速。
分析。 式(2)中，对于1/3倍频程分析，C τ 有
sin[α(R − r)/λ i ]
C τ = + cos[β(R − r)/λ i δ i ], (7)
2 地面对飞机噪声测量的影响 α(R − r)/λ i
其中，λ i = c 0 /f i ，即波长，α 和 β 为频谱分析类型
2.1 地面对噪声测量影响的计算方法
参量。
民机噪声适航合格审定试验中飞机噪声测量
٪ܦԠᏦག
与声波传播模型见图 1。传声器测得是飞机发出的
直达声和地面反射声的叠加，根据声波传播理论和 ᓈᤜ θ
地面阻抗参数，可建立反射声与直达射声的声压关

系式，从而计算反射声对传声器测得的噪声的贡献 r
量，即自由场声压级修正量 (传声器测得的声压级 H R
与自由场声压级的差值，以下简称自由场声压级修 ͜ܦ٨
正量)，即实现了对地面影响的计算。对于图 1 所示 ᓈᤜښڡ ٪ܦԠᏦག ψ
᭧ᄊઆॖ ښڡ᭧આॖ h
的飞机噪声测量与声波传播模型，传声器处的自由
场声压级有 [8−9] L
ڡ᭧
SPL free = SPL test − ∆SPL i , (1)
i i
图 1 民用飞机噪声测量与声波传播模型
其中，SPL test 是传声器测得的带地面影响的声压 Fig. 1 Schematic of measurement of civil aircraft
i
级，i是频谱分析的频带序号；∆SPL i 是地面对飞机 noise and sound propagation
自由场噪声SPL free 测量的影响量，即自由场声压级 2.2 地面对ARJ21-700飞机噪声测量的影响
i
修正量。试验中，飞机与传声器一般距离较远，将飞
ARJ21-700 飞机噪声适航合格审定试验采用
机噪声源看作集中于噪声参考点的点声源，自由场
等效试飞 [1−2,15] 方法，建立了N-P-D (Noise-Power-
声压级修正量∆SPL i 的表达式为
Distance) 数据库。试验环境、试验方法、试验设备
[ ]
r r
( ) 2
∆SPL i =10 lg 1+ |Q i | +2 |Q i | C τ , (2) (包括噪声、地面气象、空中气象、航迹和飞机\ 发动
R R
机状态等试验设备)、数据计算方法与数据计算软
其中，r 为直达声波传播距离，R 为反射声波传播距
件等均满足 “CCAR-36 部” 和 “ICAO 附件 16” 等要
离，C τ 为特定带宽的自相关系数，Q i 为复虚像源强 求。飞越噪声测量采用改变发动机功率飞越噪声测
度，当地面是声学硬地面时 |Q i | = 1，当地面是声阻 量点上空目标高度的试飞方法，如图 2 所示，共进
抗地面时，有 行了 14 次有效的飞行试验，发动机功率处于 65.1%

Q i = |Q i | e jδ i = R ci + F i (ω i ) (1 − R ci ) , (3) 至 99.2% 之间 (发动机功率表征参量为修正的发动
机 N1 转速 [1] )。飞越噪声测量点布置在跑道中心
其中，j 为虚数单位，δ i 为辐角且当地面是声学硬地
线延长线上，传声器感压面距地面 1.2 m，以传声
面时δ i = 0，F i (ω i )为地面边界损失因子，ω i 为数值
器在地面投影为中心，直径为 15 m 的地面上的草
距离，R ci 为平面波反射因子，且
全部拔除，覆盖以松软碎黏土，铺平整并略微压实。
√ √
F i (ω i ) = 1 + j πω i e −ω i efrc (−j ω i ) , (4) 为分析地面对 ARJ21-700 飞机噪声测量的影响，用
2 倒置传声器装置 [2,16] 测得的噪声数据计算飞机的
jk i R (1 + ς i sin ψ)
ω i = , (5) 自由场声压级。试验中采用的是压力场型传声器，
2ς i (ς i + sin ψ)
ς i sin ψ − 1 佩戴防风罩，传声器频响精度满足 ANSI S1.4-1983
R ci = , (6)
ς i sin ψ + 1 Type1 [17] 要求。