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中国又一新技术取得重大突破 可令飞机潜艇"静音"
送交者: 岚少爷 2018年07月25日22:19:34 于 [军事天地] 发送悄悄话

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  7月24日,国内新闻媒体披露,我国在空间有源降噪型号应用上取得了重大突破,这也首次揭开了我国飞机声隐身的神秘面纱。该新闻称, ”西安某公司研发的飞机座舱噪声有源控制产品,在国产某型涡桨飞机上完成了安装调试,在国内首次进行了空中巡航状态下的产品性能及降噪效果测试试验。经测试与主观试听,该产品性能指标满足机载产品研制任务第一阶段的预期目标,降噪效果主观感觉明显,填补了国内空间降噪有源控制技术工程化的空白。“随着我国隐身技术的飞跃发展,在雷达和红外隐身方面取得了巨大进步,其代表产品为已投入现役的歼20隐身战斗机,但在直升机,运输机隐身方面除了考虑上述隐身方面,还必须高度重视飞机噪声的消减,俗称:“声隐身”。

  例如直升机作为战场上的“树梢杀手”,执行作战任务时通常采用低空贴地飞行方式,对雷达和红外探测手段具有较好的规避能力,难以捕获; 但直升机的外部噪声低频成分多,传播距离远,会过早地暴露自身位置,成为敌方的攻击目标,从而大大降低直升机的战场生存能力。因此,外部噪声控制已经成为军用直升机的重要发展方向。目前,国外公开服役最著名的声隐身直升机是美国RUH-60“隐身黑鹰”中型通用直升机。

  请注意该直升机的尾部设计,全世界独一无二。

  2011年5月1日晚上,两架该直升机运送25名海豹突击队队员突击了某分子所住的巴基斯坦院落。其中一架直升机突然升力不足,被迫“硬着陆”摔在了院子内。该人住处附近的巴基斯坦居民称,他们一开始并没有听到直升机的声音,直到他们飞到了差不多正上空的位置才察觉。该直升机本来处于高度保密状态,由于飞机失事,才被外界发现。为了防止技术外泄,美军突击队员还自行炸毁了这架失事的直升机。

  由于我国声隐身的资料极少,笔者根据公开资料分析我国的声隐身研究现状。声隐身研究主要包括有源降噪和无源降噪两个方面。在无源降噪方面,主要是采用消振、隔振、吸振、阻振、结构动力学修改方法。除此之外,向大自然学习也是一个很好的思路。据我国专家分析,RUH-60“隐形黑鹰”(被媒体称为“幽灵鹰” Stealth Black)就采用了模仿夜行猫头鹰翅膀结构的仿生旋翼。大多数鸟类飞行时羽毛拍打空气都会发出嗖嗖的声响,而夜行猫头鹰是一个例外,它的翅膀和羽毛有消声作用,飞起来悄无声息,显得神秘莫测。据资料披露,我国科学家也研制出了用于无人侦查直升机的仿生降噪旋翼,该旋翼模仿夜行猫头鹰翅膀消音原理,在旋翼前缘添加突起结构和后缘添加锯齿梭状结构,获得了良好的降噪效果。根据飞行试验证明,该旋翼最大拉力率提升 4.5%,高频段最大降噪率达到 42.8%。

  在噪音消减中,科学家们发现,无源控制方法对于降低中高频噪声较为有效,而对低频噪声的控制效果则不明显,航空发动机的噪音是最大的低频噪声来源,降低发动机噪音也是我国声隐身的重要研究方向。据公开资料称,研究降噪设备的西安某公司前身早在1997年就开展了运七飞机舱内噪声主动控制实验研究。舱内噪声问题是运七飞机多年来最为突出的问题。最初的防治方法为被动噪声控制方法,通过长期实践表明,其控制效果不甚理想。其后针对飞机舱内噪声为窄带噪声信号的特点,提出了主动噪声控制方法。所谓主动噪声控制原理,就是控制扬声器产生与源信号幅值相同、相位相反的次级声场,两个声场相叠加使源声场的噪声得到抑制。

  据测试,飞机在83赫兹频率点噪声降低了8至12分贝。根据公开资料披露,上述新闻报道的座舱噪声有源控制产品并没有用在运七飞机的改进型新舟-600上。而据另一个公开资料称,国产ARJ-21喷气式客机由于采用发动机尾吊布局,尾部噪音较大,对此技术也极感兴趣,拟投资进行降噪研究,但也从另一个方面证明该机也没有采用有源降噪技术。根据各种公开资料分析,可推断,该公司新闻中的有源降噪神秘对象应该是采用运九平台的我国第二代预警机空警-500。空警-500采用世界先进的数字阵列雷达技术,相较于现役大型预警雷达,在重量、雷达天线口径大幅下降基础上情报处理能力、抗干扰能力大幅提升。

  空警500成功实现了“小平台、大预警、高性能、新一代”的研制目标,但是,由于其采用四发涡桨发动机布局,噪音比采用双发的运七涡桨运输机噪音还要大,其预警机乘员为降低噪音对人体的影响,不得不采用佩戴有源抗噪声耳罩的方法,但是,其长期佩戴耳罩极其影响乘员的舒适性和工作效率。因此座舱噪声有源控制产品是很有必要装备的。使用该设备后,乘员可在某个区域内无需佩戴耳罩随意通话,交流,活动。目前,该设备的具体降噪效果还不得而知,新闻上只是说“降噪效果主观感觉明显”,但是从另一篇最近的公开论文可以得知,目前国内的主动有源降噪效果,可做到螺旋桨在100赫兹主频点上的降噪量已达到了40分贝左右。

  除此之外,该有源噪声控制技术在潜艇和军舰上也有着广泛的用途,海军对此也很感兴趣。随着潜艇声隐身技术的不断采用,发动机噪音已越来越小,这时,螺旋桨噪声、通海管道辐射噪声等这些低频噪音控制就凸显出来,采用有源噪音控制技术,已在实验室证实了其理论可行性,潜艇有源隔声罩、有源消声器、冲击声有源控制器等也在我国研发成功。

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