坐了辣麼多次飛機，你可曾期待它更安靜環保？
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任何學科都是在傳承、創新和應用中發展起來。理清學科發展命脈，是促進創新與應用的基礎。《流體力學通論》為您全面和深入瞭解流體力學發展史和基本知識提供了一本全新的著作。
以下摘自劉沛清著《流體力學通論》第七章部分的內容。
隨著社會的發展和工業技術的不斷進步，人們對民用航空工業提出了越來越嚴格的環保要求，如何設計出更加綠色環保的飛機是目前航空界共同關注的焦點。國際民航組織(ICAO) 制定了航空器氣動雜訊審定的建議標準，美國和歐洲等基於此制定了一系列飛機氣動雜訊適航條例，對民用客機氣動雜訊水準加以限制，
飛機外部雜訊主要包括推進系統雜訊、機體雜訊和動力系統與機體的干擾雜訊，如圖1所示。推進系統雜訊即發動機雜訊，包括風扇雜訊、壓氣機/ 渦輪雜訊、燃燒雜訊和噴流雜訊等，屬於動力雜訊。機體雜訊包括增升裝置和起落架雜訊，其和動力系統與機體的干擾雜訊都屬於無動力雜訊。隨著大涵道比渦輪風扇發動機的使用，
圖1 飛機氣動噪音源主要部件
圖2 飛機進近階段機體和發動機各部分氣動雜訊比例
圖3 飛機氣動噪音源分佈（2001年9月，波音在美國蒙大拿州對全尺寸B777-200做飛行試驗，試驗中通過自由域麥克風和麥克風陣列測試後緣襟翼打開和發動機空置等不同狀態下的氣動噪音源。）
由於現代大型客機絕大部分採用帶有前緣縫翼和後緣襟翼的多段翼型作為增升裝置，因此在飛機降落過程中，前緣縫翼、後緣襟翼和起落架是機體氣動雜訊的重要噪音源。對於前緣縫翼，尾緣渦脫落和凹槽區內的不穩定脈動是其主要噪音源，不穩定脈動包括剪切層內渦與渦之間的相互作用、再迴圈區以及再附區附近渦與固體壁面之間的相互作用（如圖4和圖5所示）。對於後緣襟翼，當襟翼打開時，由於展向升力的突然改變，在襟翼的側緣產生了強大的渦，包括高頻的小尺度不穩定渦和低頻的大尺度渦，這兩種不同尺度的渦形成了其主要噪音源（如圖6所示）。對於起落架，起落架艙是一個典型的空腔結構，空腔流激振盪不但能產生額外的氣動雜訊，而且會導致非定常載荷，因此鈍體分離是其產生氣動雜訊的主要原因（如圖7所示）。
圖4 前緣縫翼氣動雜訊
圖5 前緣縫翼氣動雜訊傳播
圖6 後緣襟翼側緣渦系與氣動雜訊
圖7 起落架氣動雜訊
這些噪音源的相對雜訊大小依具體構型而定。風洞實驗（如圖8和圖9所示）和飛行試驗一致表明：增升裝置雜訊在機體雜訊中佔據很大比例，不容忽視。針對增升裝置雜訊，NASA、波音、空客以及一些大學的研究機構等通過實驗手段和數值模擬等對其雜訊原理已開展深入研究。
圖8 B777縮比模型試驗（縮比26%，NASA Ames風洞氣動雜訊試驗）
圖9 全尺寸B737起落架模型氣動聲學試驗（NASA低速氣動聲學風洞）
在降噪技術方面，針對增升裝置和起落架也提出了一些有效的措施。例如起落架採用整流罩或表面開孔的整流罩可以降低氣動雜訊2 ～ 3dB。對於前緣縫翼，降噪技術可分為兩類：一類是用來降低高頻窄頻雜訊的，如前緣縫翼尾緣鋸齒、前緣縫翼表面主動流動控制等，主要起到降低縫翼尾緣渦脫落的作用；另一類是用來降低低頻寬頻雜訊的，如前緣縫翼凹槽遮擋、凹槽填充、在前緣縫翼下表面和主翼安裝聲襯、下垂前緣結構、前緣縫翼下表面安裝多孔滲透結構等，主要起到降低凹槽內部不穩定脈動的作用。對於後緣襟翼，側邊雜訊控制的主要著手點是弱化渦系結構以及減弱流場與壁面的相互干擾。按照是否向流場注入能量，降噪技術可分為被動控制技術和主動控制技術，被動控制技術是指通過改變或修正側邊的造型來降低雜訊的一種手段，無需向流場注入能量，主要有以下幾種：襟翼側邊加裝多孔材料、襟翼側邊使用欄柵結構（fence）和連續型線法。主動控制技術是指向流場中注入能量將渦系吹離壁面，降低了渦系和壁面的相互干擾達到降低側邊雜訊的方法（吹氣控制）。根據現有各部件有效的降噪措施，NASA 預測的未來低雜訊飛機如圖10所示。
圖10 NASA給出的未來低雜訊飛機
本文摘編自劉沛清著《流體力學通論》（北京：科學出版社,2016.12）第七章部分《飛行奧妙與空氣動力學原理》中《飛機氣動雜訊》的內容。
ISBN 978-7-03-051540-7
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《流體力學通論》是一本主要以傳記形式編著的流體力學概論。作者參照世界著名流體力學大師普朗特著《流體力學概論》、英國著名流體力學家巴切勒著《流體動力學引論》和《中國兒童百科全書》的編著理念，結合自己多年教學體會和經驗，嘗試一種將自然科學與人文歷史相結合、知識傳承與認知規律相結合的編纂模式，將抽象深奧的流體力學知識點打碎，從直觀易懂的物理概念入手，以由淺入深、由表及裡的方式，將流體力學發展史和基本知識點有機結合起來，分七章將流體力學基礎、空氣動力學、液體動力學、計算流體力學、實驗流體力學、風洞設備、飛機及其部件氣動性能等基本知識和發展歷史介紹給讀者，以便為初學者激發興趣點、全面瞭解流體力學的發展和進一步深入學習提供參考。
本書屬於流體力學的科普讀物，適應於熱愛流體力學的所有人們，包括大專院校的教師、研究生、本科生，從事與流體力學有關的各行業的技術人員和科學愛好者，也適應于初高中的廣大學生。
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波音在美國蒙大拿州對全尺寸B777-200做飛行試驗，試驗中通過自由域麥克風和麥克風陣列測試後緣襟翼打開和發動機空置等不同狀態下的氣動噪音源。）由於現代大型客機絕大部分採用帶有前緣縫翼和後緣襟翼的多段翼型作為增升裝置，因此在飛機降落過程中，前緣縫翼、後緣襟翼和起落架是機體氣動雜訊的重要噪音源。對於前緣縫翼，尾緣渦脫落和凹槽區內的不穩定脈動是其主要噪音源，不穩定脈動包括剪切層內渦與渦之間的相互作用、再迴圈區以及再附區附近渦與固體壁面之間的相互作用（如圖4和圖5所示）。對於後緣襟翼，當襟翼打開時，由於展向升力的突然改變，在襟翼的側緣產生了強大的渦，包括高頻的小尺度不穩定渦和低頻的大尺度渦，這兩種不同尺度的渦形成了其主要噪音源（如圖6所示）。對於起落架，起落架艙是一個典型的空腔結構，空腔流激振盪不但能產生額外的氣動雜訊，而且會導致非定常載荷，因此鈍體分離是其產生氣動雜訊的主要原因（如圖7所示）。
圖4 前緣縫翼氣動雜訊
圖5 前緣縫翼氣動雜訊傳播
圖6 後緣襟翼側緣渦系與氣動雜訊
圖7 起落架氣動雜訊
這些噪音源的相對雜訊大小依具體構型而定。風洞實驗（如圖8和圖9所示）和飛行試驗一致表明：增升裝置雜訊在機體雜訊中佔據很大比例，不容忽視。針對增升裝置雜訊，NASA、波音、空客以及一些大學的研究機構等通過實驗手段和數值模擬等對其雜訊原理已開展深入研究。
圖8 B777縮比模型試驗（縮比26%，NASA Ames風洞氣動雜訊試驗）
圖9 全尺寸B737起落架模型氣動聲學試驗（NASA低速氣動聲學風洞）
在降噪技術方面，針對增升裝置和起落架也提出了一些有效的措施。例如起落架採用整流罩或表面開孔的整流罩可以降低氣動雜訊2 ～ 3dB。對於前緣縫翼，降噪技術可分為兩類：一類是用來降低高頻窄頻雜訊的，如前緣縫翼尾緣鋸齒、前緣縫翼表面主動流動控制等，主要起到降低縫翼尾緣渦脫落的作用；另一類是用來降低低頻寬頻雜訊的，如前緣縫翼凹槽遮擋、凹槽填充、在前緣縫翼下表面和主翼安裝聲襯、下垂前緣結構、前緣縫翼下表面安裝多孔滲透結構等，主要起到降低凹槽內部不穩定脈動的作用。對於後緣襟翼，側邊雜訊控制的主要著手點是弱化渦系結構以及減弱流場與壁面的相互干擾。按照是否向流場注入能量，降噪技術可分為被動控制技術和主動控制技術，被動控制技術是指通過改變或修正側邊的造型來降低雜訊的一種手段，無需向流場注入能量，主要有以下幾種：襟翼側邊加裝多孔材料、襟翼側邊使用欄柵結構（fence）和連續型線法。主動控制技術是指向流場中注入能量將渦系吹離壁面，降低了渦系和壁面的相互干擾達到降低側邊雜訊的方法（吹氣控制）。根據現有各部件有效的降噪措施，NASA 預測的未來低雜訊飛機如圖10所示。
圖10 NASA給出的未來低雜訊飛機
本文摘編自劉沛清著《流體力學通論》（北京：科學出版社,2016.12）第七章部分《飛行奧妙與空氣動力學原理》中《飛機氣動雜訊》的內容。
ISBN 978-7-03-051540-7
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《流體力學通論》是一本主要以傳記形式編著的流體力學概論。作者參照世界著名流體力學大師普朗特著《流體力學概論》、英國著名流體力學家巴切勒著《流體動力學引論》和《中國兒童百科全書》的編著理念，結合自己多年教學體會和經驗，嘗試一種將自然科學與人文歷史相結合、知識傳承與認知規律相結合的編纂模式，將抽象深奧的流體力學知識點打碎，從直觀易懂的物理概念入手，以由淺入深、由表及裡的方式，將流體力學發展史和基本知識點有機結合起來，分七章將流體力學基礎、空氣動力學、液體動力學、計算流體力學、實驗流體力學、風洞設備、飛機及其部件氣動性能等基本知識和發展歷史介紹給讀者，以便為初學者激發興趣點、全面瞭解流體力學的發展和進一步深入學習提供參考。
本書屬於流體力學的科普讀物，適應於熱愛流體力學的所有人們，包括大專院校的教師、研究生、本科生，從事與流體力學有關的各行業的技術人員和科學愛好者，也適應于初高中的廣大學生。
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