论坐飞机最痛苦的体验,噪音绝对能排进前三名。持续的嗡嗡声不仅干扰交谈,还特别耗精力,但比起几十年前,现代客机已经相当安静了。
要是坐第一代民航客机,耳边噪音会超100分贝,现在则降到了75~80分贝左右。
别看数字变化不大,可分贝是对数计算的,实际噪音能量已经缩减了数十倍。那噪音是怎么降下来的?风噪好办,机身填些隔音材料就能缓解,真正麻烦的是发动机产生的噪音。
早期客机用的是和战斗机同款的涡轮喷气发动机,原理很简单:吸进空气、送入燃烧室压缩,点火燃烧后喷出高温高速气流,靠这股推力让飞机升空。
但这种发动机噪音极大,高速高温的气流撞上外界静止冷空气,会发生剧烈剪切混合,产生的喷气噪音不仅没法好好聊天,甚至会让乘客心跳加快、血压升高。除此之外,它的油耗也高得离谱,对当时的航司来说,噪音大乘客能忍,耽误赚钱可不行。
为了省燃油、让航班更经济,1943年英国Metrovick公司推出了涡扇喷气发动机的概念——在涡轮发动机基础上增加一个外涵道。
气流进入发动机后,一部分进内涵道,经核心发动机压缩、燃烧、膨胀,带动涡轮和风扇转动后喷出,产生小部分推力;另一部分进外涵道,不经过燃烧室直接喷出,产生主要推力。
这样只需加热一部分空气就能满足动力需求,而且外涵道低速低温的气流,像厚棉被一样包裹住内涵道的高温排气,大幅降低了噪音。
从那以后,外涵道设计越来越受重视,高涵道比成了客机发动机的标配。上世纪60年代的波音707,涵道比还低于1:1,而现在的波音787等新型客机,涵道比已超10:1。
不过即便有了涡扇发动机,早期客机客舱还是像被敲打的铁皮盒子,乘客说话得靠吼,想休息根本不可能。
到了上世纪70年代,航空市场走向大众化,乘客体验成了航司竞争的关键,噪音不再只是机械问题,还影响品牌口碑和票价溢价,业内开始全方位探索降噪技术。
除了继续提高涵道比,NASA在90年代提出了锯齿形喷管,在喷口边缘设计锯齿结构,引导内外气流更平滑混合,打散剧烈气流,进一步降低喷流噪音。大家坐过波音787、空客A350,就能看到这种喷口设计。
可就算发动机本身安静了,它的震动噪音还是会通过机身结构传到客舱,这种低频噪音依然让人难受。要解决这个问题,就得从机身蒙皮入手。
现代客机蒙皮已从早期金属硬壳,升级成复合材料,表面还加了阻尼层,能消耗过滤传导来的震动,减少低频噪音;蒙皮内部的谐振装置,会跟着发动机震动,把震动能量转化成热能,减弱传到客舱的震动;蒙皮下的声学材料,还能进一步吸收衰减声波,把噪音降到最低。
另外,起落架整流罩气动优化、机翼多孔边缘设计、舱门密封改进,也都在细微处助力降噪。
作为普通乘客,怎么选座最安静?不借助其他工具的话,得看机型:窄体机发动机离客舱近,主要是低频轰鸣,选机翼前2~5排最安静;宽体机发动机离得远,风噪和结构噪音更突出,机头风噪大、机尾气流乱,反而机翼附近座位气流平顺、隔音更好。不过靠选座躲噪音,终究只是权宜之计。
目前航空业还在探索更先进的降噪技术:翼身融合客机把发动机藏在机身背部,靠宽大机体天然屏蔽噪音;混合动力和全电推进技术,试图用安静的电机取代传统发动机;新一代开放式扇叶设计,通过精准叶片计算,让气流更安静。
但这些“科幻级”客机普及前,想在飞行时彻底摆脱噪音,还是得选对座位、带上降噪耳机。
从早期超100分贝的刺耳轰鸣,到如今70多分贝的轻声环境,客机噪音的降低,背后是航空技术几十年的突破迭代。
每一项降噪设计、每一次技术升级,都是为了让乘客飞行体验更好,这条降噪之路,航空业还在继续前行。
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