2026年4月30日

 

• 德國航空航天中心 (DLR) 與羅爾斯·羅伊斯公司之間長期進行的研究合作，為降低飛機噪音做出了重大貢獻。
• 專用測試平台能夠進行精確的噪音分析和模型驗證。
• 勞斯萊斯的產品開發直接體現了協作精神。
• 重點領域：航空、引擎聲學、推進技術、與產業的合作

 

飛機噪音對機場附近居民的生活品質造成負面影響。這對航空業的持續發展至關重要，因為為了保護居民，許多機場已經禁止夜間起降。直接從源頭（即飛機引擎本身）降低噪音被認為特別有效。其他措施，例如限制機場附近的住宅開發或縮短營運時間，也有助於減少噪音污染，但往往會帶來經濟損失。

德國航空航天中心 (DLR) 與羅爾斯·羅伊斯公司近幾十年的聯合研究為降低引擎噪音做出了重大貢獻。新一代羅爾斯羅伊斯飛機引擎（UltraFan）預計將比現有引擎噪音降低高達 35%。同時，羅爾斯·羅伊斯的目標是將未來中程飛機的煤油消耗量降低 20%。為實現這些目標，開發從源頭降低飛機噪音的技術和方法至關重要。

 

採用大風扇直徑的引擎概念

最近啟動的 BUZZKATZ 計畫（透過降低噪音來推廣氣候友善航空技術的聯合計畫）專注於進一步降低現代大風扇直徑引擎概念的噪音。

現代噴射引擎由於採用了更高的涵道比和高性能齒輪箱，噪音顯著降低。原因很簡單：較大的風扇以較慢的速度向後輸送更多的空氣。這意味著只需較小的加速度即可產生相同的推力。這降低了噴射引擎的噪音，而噪音主要源自於尾流與周圍空氣的快速混合。同時，齒輪箱使更大的風扇能夠以更低的轉速運轉。更低的風扇葉片轉速進一步降低了風扇噪音。

同時，這種新型引擎架構允許使用更短更輕的引擎殼體。這降低了阻力，有助於進一步降低油耗和二氧化碳排放。然而，這也帶來了一個新的聲學挑戰：更短的進氣口意味著用於吸音襯裡的空間減少。此外，風扇前方的氣流更難被平滑均勻地分佈。這種引擎進氣口處氣流的不均勻性會產生額外的風扇噪音。為了使這種新型架構真正實現整體靜音效果，必須精確地了解、預測並採取適當措施來降低引擎噪音。

 

柏林引擎聲學研究

為了在引擎研發中考慮這些影響，位於柏林的德國航空航天中心（DLR）推進技術研究所的發動機聲學部門利用電腦模擬和模組化風扇試驗台CRAFT（同向/反向旋轉聲學風扇試驗台）進行實驗研究。此外，他們也在DUCT流動聲學試驗台上研究創新的吸音發動機襯裡方案。研究人員利用高解析度麥克風陣列（由多個獨立麥克風組成，用於精確定位聲源）來定位和評估主要噪音源。

「勞斯萊斯及其供應商充分利用我們的分析和測量技術：包括流道聲場分析、吸聲結構建模以及發動機內部噪音測量。這使得聲學因素能夠儘早融入設計決策，從而顯著縮短開發時間和降低成本。」發動機聲學部門負責人羅伯特·賈倫博士表示。此外，我們也致力於培養航空聲學領域的年輕工程師——這對於確保德國引擎研發系統的專業技術至關重要。

 

在布倫瑞克進行聲學風洞試驗和模擬

位於布倫瑞克的德國航空航天中心（DLR）空氣動力學與流動技術研究所正在為引擎研究提供補充。在布倫瑞克氣動聲學風洞（AWB）中，研究人員正在研究機翼上安裝推力噴嘴所產生的噪音，以及與渦輪機噪音相關的特定聲音傳播現象。這種現象發生在渦輪機噪音穿過推力噴嘴高湍流邊緣時。雜訊會散射並分佈在多個頻率上。與清晰的單一音調不同，產生的是一種呼呼聲，聽起來不那麼令人煩惱。 「這些數據有助於驗證流動和噪音的數值模擬方法，以及新型UltraFan引擎的預測模型，這些模型可以取代昂貴的大規模試驗，」技術聲學部門負責人Jan Delfs教授解釋道。

為了開發更安靜的飛機構型，研究人員也正在模擬機翼屏蔽效果。德國航空航天中心（DLR）研究飛機HALO上的測量結果已成功驗證了所使用的模擬方法。為了預測客艙噪音，研究人員也正在研究引擎噪音如何沿著飛機傳播。這包括聲音如何被飛機結構反射，以及機身附近湍流如何改變聲音。

 

進一步研究降低引擎噪音

自1970年代以來，飛機噪音一直受到國際標準和強制性噪音限值的約束。如今的現代飛機比幾十年前的飛機安靜得多。

根據預測，將引擎噪音降低35%的目標足以抵銷2050年航班起降量的預期成長，而不會增加絕對噪音污染。然而，這一目標低於歐洲航空諮詢機構ACARE的要求，ACARE的目標是到2050年大幅降低人們感知到的噪音排放。

因此，德國航空航天中心 (DLR) 和羅爾斯·羅伊斯公司計劃未來繼續在國家和歐洲資助的研究項目中合作，以進一步降低飛機噪音，使航空業更加環保。

 

[照片]

(A) CRAFT實驗設施

位於柏林的CRAFT測試設施致力於研發未來永續航空的推進系統。其目標是在保持飛機引擎效率的同時，最大限度地降低噪音——噪音對人類而言尤其令人煩惱。

(B) 德國航空航天中心推進技術研究所的CRAFT測試台

德國航空航天中心（DLR）推進技術研究所研發的CRAFT（同向/反向旋轉聲學風扇試驗台）是一套用於開發未來可持續航空推進系統的試驗台。其目標是在保持推進系統效率的同時，最大限度地降低噪音，因為噪音對人類來說尤其令人困擾。

(C) CRAFT測試台上麥克風的詳細視圖

使用 200 個麥克風同時記錄風扇產生的聲源以及輻射到進氣口和出氣口的聲場，並採用最先進的分析方法進行評估。