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從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，飛機(jī)數(shù)量顯著增多，起降密度明顯加大；同時(shí)，人們的環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)。這些因素都促使飛機(jī)噪聲成為一個(gè)日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題而倍受世界各國(guó)關(guān)注。特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)際民航組織和各國(guó)民航管理機(jī)構(gòu)紛紛制定了日益嚴(yán)厲的飛行器噪聲適航條例。

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)噪聲的主要噪聲源，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要分析其聲學(xué)特性并在相應(yīng)部件的設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮聲學(xué)優(yōu)化。圖 1為某150座級(jí)客機(jī)各適航噪聲測(cè)點(diǎn)聲源分解。由圖可見(jiàn)，在起飛和邊線兩個(gè)適航評(píng)價(jià)點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)都是主要的噪聲源，其中以風(fēng)扇（包括前傳、后傳）噪聲和噴流噪聲貢獻(xiàn)最大。

圖1 某150座級(jí)客機(jī)各適航噪聲測(cè)點(diǎn)聲源分解

噴流噪聲由尾噴管排出的高速氣流產(chǎn)生。氣動(dòng)聲學(xué)理論表明，噴流噪聲聲能量與噴流速度的8次方成正比。由于溫度梯度、涵道比以及激波的影響，實(shí)際情況與理論略有偏差，但規(guī)律是一致的，即噴流噪聲對(duì)噴流速度的變化極為敏感。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要聲源變化

如圖2所示，60年代的渦噴和小涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的噴流速度很大，因此噴流噪聲成為發(fā)動(dòng)機(jī)最主要噪聲源。隨著大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)這一革命性變化的發(fā)生，噴流速度得到顯著降低，風(fēng)扇噪聲則開(kāi)始升高。對(duì)于商用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，噴流噪聲主要由于噴流氣流與環(huán)境大氣摻混導(dǎo)致的湍流脈動(dòng)產(chǎn)生，這一分量稱(chēng)為噴流混合噪聲。如果噴流流場(chǎng)中存在激波，那么湍流等脈動(dòng)機(jī)制導(dǎo)致激波出現(xiàn)振蕩，也會(huì)產(chǎn)生一部分噪聲。對(duì)于高馬赫數(shù)噴流，激波、膨脹波、聲波可能會(huì)與噴管唇口形成一個(gè)反饋機(jī)制，產(chǎn)生一個(gè)能量很高的單頻嘯音，這一現(xiàn)象通常見(jiàn)于軍用發(fā)動(dòng)機(jī)。

風(fēng)扇噪聲由寬頻分量和單音分量構(gòu)成。寬頻噪聲由湍流造成，一部分是湍流作用到轉(zhuǎn)靜子葉片上導(dǎo)致葉片表面壓力脈動(dòng)，另一部分是葉片尾緣的湍流渦脫落導(dǎo)致葉片表面壓力脈動(dòng)。目前寬頻噪聲還不是主要分量。單音噪聲一部分由轉(zhuǎn)靜干涉產(chǎn)生，其機(jī)理是轉(zhuǎn)子下游的周期性尾跡作用到靜子葉片上，導(dǎo)致靜葉表面壓力產(chǎn)生周期性脈動(dòng)從而輻射聲波；如果風(fēng)扇葉尖存在激波，那么這一激波系會(huì)沿短艙向上游延伸，同時(shí)旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生很大噪聲。