导语：与喷气式飞机刚问世使相比，现在飞机的噪音已经大大降低了。那么如何进一步降低噪声呢？
关键词：有效感知噪声等级；旁通比
由于航空旅行的热度没有减少的迹象,我们需要创造更安静的飞机。事实上，虽然住在机场附近的人可能不太赞同，机场委员会报告中关于伦敦新建跑道的数据显示几十年以来航空噪音明显减少。
单个飞机起飞和降落时的噪声由其有效感知噪声等级（EPNL）描述。该等级是在飞机服役后才开始测量的并且可用于追踪连续两代飞机之间噪声水平的提高程度。
噪声水平已经下降。（图片来源：Airports Commission/Crown）
正如机场委员会的报告显示，自从第一次引入涡轮喷气式飞机和涡轮风扇发动机以来，有效感知噪声等级已经下降，辐射声能量大概每十年减少一半。这是个显著的技术成就，它们的引入减少了喷气式飞机发动机产生的95%的声功率。
然而，在同一时期，航空旅行呈爆炸式发展，航班和乘客呈指数式增长。那时的问题不是飞机是否更安静，而是其数量是否足以满足需求。
而这个问题的答案就是老式、大噪声的飞机的退役有多快。在英国，净效果是积极的：飞机变安静的速率远远超出交通的增长，同时机场委员会预期这个趋势将会继续下去。
早期飞机降噪
飞机噪音是由流经其表面的汹涌气流产生的。其包括进出发动机以及流经机身（机身、机翼以及其它空气动力表面如襟翼、活动辅助翼和起落架）的空气。
那么自十九世纪七十年代以来飞机噪音是如何持续降低的？飞机降噪最有效的方式是尽可能地提高其“旁通比”（the bypass ratio），其初衷是为了提高发动机效率但同时也能降噪。
洛克希德三星客机，十九世纪七十年代的典型班机。（图片来源：Jon Proctor）
旁通比是涡轮喷气发动机外进气道的低速空气流量与内进气道的高温高速空气流量的比值。
该比值已经上升：所有进入早期涡轮喷气发动机的空气都回穿过发动机。在十九世纪七十年代和十九世纪八十年代早期的涡轮风扇发动机设计中该值降到约三分之一，而驱动现代大型飞机（如空客A380、波音787以及空客A350）的发动机排出的空气仅占进入发动机核心空气的十分之一。这些发动机的螺旋桨叶片更少、更大、旋转更慢，这种特征可以减小飞机的噪音。
更安静的发动机
实现这一目标有几种方式。小型飞机的涡轮风扇发动机比大型宽体客机的旁通比更低，但新式发动机的研发正在进行，其将被用于空客A320、波音737系列以及更新式的喷气机如庞巴迪C系列和三菱支线飞机。
基于相同的涡轮风扇技术，用于大型飞机的性能更佳的发动机即将问世。用变速器使风扇脱离，低压涡轮在提高性能的同时降低了噪音。最近十年研发的Pratt and Whitney PW1000G齿轮传动涡扇发动机处于市场领先地位，如果启用将诞生更大、更安静并且耗油更低的发动机，其旁通比接近15：1.
对以不同风扇速度喷出涡轮风扇发动机进气口声能的计算机模拟。（图片来源：Rarata/University of Southampton, Author provided）
其它用于静化发动机的技术包括进气口内壁的声衬、吸收声能的旁道以及提升风扇和排气风标的空气动力性能。在借助于现代计算机精确模拟空气动力后，这些技术已经成为可能，它们是这个领域未来发展的方向。
更安静的机身
降低机身噪音更有挑战性。襟翼、活动辅助翼的使用以及降落时起落架的展开对于使飞机在保持升力的同时降低速度是很有必要的，但这些都会产生额外噪声，往往顾此失彼。很难在使用它们的同时消除其产生的噪声。或许最有效的方式是提升飞机的空气动力性能，这样飞机有更好的低速性能而且不用牺牲巡航时的燃油效率。
从长远来看，在2050年后，使用弯曲机翼设计或形状可以变化的全新飞机将在大大减少机身噪音的同时提高燃油效率并且提升环境影响。希望到那时，会有更多的人仍然选择坐飞机出行。
作者简介：Jeremy Astley，南安普顿大学计算空气声学教授。
（翻译：张文泰；审校：朱佳莲）
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