張　冀， 李　書， 賀天鵬， 簡(jiǎn)成文

(1. 北京航空航天大學(xué) 航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京　100191； 2. 中國(guó)人民解放軍61769部隊(duì)，山西　呂梁　 032100)

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直升機(jī)振動(dòng)與噪聲綜合評(píng)估方法研究

張冀1, 2， 李書1， 賀天鵬1， 簡(jiǎn)成文1

(1. 北京航空航天大學(xué) 航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京100191； 2. 中國(guó)人民解放軍61769部隊(duì)，山西呂梁 032100)

摘要：為了能夠?qū)χ鄙龣C(jī)振動(dòng)與噪聲進(jìn)行綜合性的研究，系統(tǒng)地建立了一種以飛行員、機(jī)上設(shè)備和環(huán)境為基礎(chǔ)的綜合評(píng)估模型，并對(duì)振動(dòng)與噪聲的主要影響進(jìn)行分析，構(gòu)建了一個(gè)三層的指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)；在研究各種綜合評(píng)估方法的基礎(chǔ)上，選擇層次分析法(Analytic Hierarchy Process)與模糊綜合評(píng)估法(Fuzzy Comprehensive Evaluation)對(duì)構(gòu)建的模型進(jìn)行評(píng)估；同時(shí)應(yīng)用MATLAB開發(fā)平臺(tái)對(duì)提出的方法進(jìn)行仿真；最后選擇樣例直升機(jī)進(jìn)行案例分析，對(duì)提出的方法進(jìn)行驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該方法能夠從定性與定量的角度綜合描述直升機(jī)振動(dòng)與噪聲對(duì)飛行員、機(jī)上設(shè)備和環(huán)境的影響，為直升機(jī)振動(dòng)與噪聲的評(píng)估提供了一種新的途徑，可以在直升機(jī)的研制、試驗(yàn)和使用等階段進(jìn)行應(yīng)用和推廣。

關(guān)鍵詞：直升機(jī)；振動(dòng)；噪聲；綜合評(píng)估；評(píng)估方法；模型

自第一架直升機(jī)研制成功以來(lái)，直升機(jī)在技術(shù)方面的發(fā)展主要經(jīng)歷了四個(gè)階段[1]，每個(gè)階段都伴隨著性能的明顯提升和技術(shù)的快速進(jìn)步，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)性能、機(jī)身材料、振動(dòng)與噪聲水平的控制等方面，其中振動(dòng)和噪聲一直是直升機(jī)研制中的重要環(huán)節(jié)，長(zhǎng)期被國(guó)內(nèi)外學(xué)者和研究人員所重視。

直升機(jī)的振動(dòng)與噪聲主要來(lái)自于[2]旋翼、尾槳、發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)，與固定翼飛機(jī)相比，直升機(jī)的振動(dòng)與噪聲所造成的環(huán)境更為惡劣、帶來(lái)的影響更為突出。由此所引發(fā)的振動(dòng)與噪聲的環(huán)境問題，一直被國(guó)內(nèi)外的專家和飛行員所高度關(guān)注[3]。過高的振動(dòng)與噪聲水平，會(huì)對(duì)直升機(jī)的安全性、可靠性、飛行品質(zhì)以及與效能和性能相關(guān)的指標(biāo)產(chǎn)生不同程度的影響。因此，對(duì)直升機(jī)的振動(dòng)與噪聲環(huán)境進(jìn)行研究和綜合評(píng)估就顯得十分的重要和必要。

劉大偉等[4-5]研究了直升機(jī)的性能與效能的指標(biāo)體系構(gòu)建與綜合性評(píng)估，評(píng)估對(duì)象為直升機(jī)的綜合性能與總體方案，對(duì)直升機(jī)振動(dòng)與噪聲的影響因素考慮較少；蔣欣桐[2]將直升機(jī)振動(dòng)與噪聲的影響因素進(jìn)行了分類與描述，并對(duì)每個(gè)因素進(jìn)行了研究，但沒有開展相關(guān)的評(píng)估工作；王放等[6-8]分別對(duì)直升機(jī)的振動(dòng)、噪聲進(jìn)行了研究，從噪聲級(jí)與振動(dòng)強(qiáng)度的角度進(jìn)行了分析和預(yù)估工作；Brentner等[9-10]針對(duì)直升機(jī)飛行員在振動(dòng)與噪聲環(huán)境中的感受等做了相應(yīng)的研究工作。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在直升機(jī)振動(dòng)與噪聲的綜合評(píng)估方面所做的工作還很少。

針對(duì)上述問題，筆者根據(jù)直升機(jī)發(fā)展趨勢(shì)以及對(duì)振動(dòng)和噪聲的要求，以飛行員、機(jī)上設(shè)備和環(huán)境為基礎(chǔ)，對(duì)直升機(jī)在飛行中由振動(dòng)和噪聲所帶來(lái)的影響進(jìn)行分析和研究，并將各類重要因素以層次結(jié)構(gòu)的形式展示出來(lái)，使讀者可以清楚地了解振動(dòng)與噪聲所帶來(lái)的主要影響[11-12]；在層次結(jié)構(gòu)的最底層，將以直11型直升機(jī)為樣例機(jī)型，邀請(qǐng)專家對(duì)底層的指標(biāo)做出評(píng)價(jià)，再對(duì)直升機(jī)振動(dòng)與噪聲的影響做出定性與定量相結(jié)合的綜合評(píng)估[13]，并將全部的評(píng)估過程與模型進(jìn)行仿真。

1直升機(jī)振動(dòng)與噪聲的影響分析

1.1直升機(jī)振動(dòng)與噪聲對(duì)飛行員的影響

直升機(jī)振動(dòng)與噪聲對(duì)飛行員的影響，可以從生理、心理和物理的角度進(jìn)行分析。

1.1.1生理影響

直升機(jī)的振動(dòng)與噪聲環(huán)境所造成的生理影響明顯高于固定翼飛機(jī)，它會(huì)引起人腦中樞機(jī)能的下降，會(huì)產(chǎn)生身體不適等癥狀，長(zhǎng)期暴露在振動(dòng)與噪聲環(huán)境中的飛行員，普遍存在頸椎、脊柱、腰椎和聽力等疾病。

對(duì)于直升機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)環(huán)境而言，飛行員在駕駛過程中會(huì)產(chǎn)生麻感、困倦等反應(yīng)，從而造成工作效率降低、工作熟練程度下降，給飛行訓(xùn)練及作戰(zhàn)等任務(wù)帶來(lái)安全隱患；當(dāng)振動(dòng)到達(dá)一定動(dòng)強(qiáng)度之后，將會(huì)引發(fā)暈動(dòng)病，出現(xiàn)上腹不適，繼有惡心、面色蒼白、出冷汗，隨即有眩暈、唾液分泌增多甚至嘔吐等癥狀，以至喪失行為能力。

在噪聲環(huán)境中，最直接的影響就是引起聽覺疲勞、聽力損失及噪聲性耳聾甚至完全失聽。同時(shí)，噪聲環(huán)境還會(huì)間接地產(chǎn)生其它的生理影響，如引起頭疼、耳鳴、多夢(mèng)、失眠、心跳加速、記憶力衰退等癥狀，而且還有可能造成對(duì)心血管的損害。

1.1.2心理影響

心理健康對(duì)于飛行員情緒以及飛行安全有著重要的意義。長(zhǎng)期處在振動(dòng)和噪聲環(huán)境中的飛行員，最直接的心理影響就是駕駛“不舒適”以及其他各種問題，如緊張、神經(jīng)衰弱、焦慮、抑郁、煩躁和恐慌等，這些癥狀不僅在飛行中會(huì)給飛行員帶來(lái)不良的影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)飛行員的日常生活造成種種不便，必須引起足夠的重視。

1.1.3物理影響

由于受到振動(dòng)與噪聲的影響，飛行員的視覺、聽覺和觸覺等會(huì)出現(xiàn)一系列的問題甚至“錯(cuò)覺”，例如對(duì)距離的判斷，對(duì)聲音、指令的獲取、理解，對(duì)儀表等機(jī)載設(shè)備顯示數(shù)值的讀取，對(duì)飛行環(huán)境、氣象條件的分析，對(duì)操縱桿等駕駛機(jī)構(gòu)力度的掌握，對(duì)敵我人員或裝備的判斷識(shí)別以及對(duì)任務(wù)執(zhí)行的可靠度等。

1.2直升機(jī)振動(dòng)與噪聲對(duì)機(jī)上設(shè)備的影響

現(xiàn)有的直升機(jī)設(shè)備均已采用有效的隔振措施，但仍不可避免地直接受到振動(dòng)的影響與噪聲的激勵(lì)。在高強(qiáng)度的振動(dòng)和噪聲作用下，大面積質(zhì)量比的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞，儀表設(shè)備會(huì)發(fā)生工作失靈、性能故障或錯(cuò)誤動(dòng)作。另外還可能導(dǎo)致：微型電子元件導(dǎo)線故障，導(dǎo)線的磨損，電路板的破裂，波導(dǎo)管、速調(diào)管失靈或損壞，電子元件的振動(dòng)。

振動(dòng)與噪聲對(duì)設(shè)備的影響主要分三種：影響結(jié)構(gòu)的完整性，例如結(jié)構(gòu)件的疲勞、斷裂與機(jī)械磨損等；影響設(shè)備的功能，例如工作不正常、性能降低或超出容差范圍等；工藝上的影響，例如連接件振動(dòng)、分離，元件間相互摩擦、撞擊及短路、開路等。此外，受到振動(dòng)和噪聲影響的設(shè)備還會(huì)給飛行帶來(lái)安全隱患。

1.3直升機(jī)噪聲對(duì)環(huán)境的影響

直升機(jī)的超低空飛行能力與機(jī)動(dòng)性能，一直被視為是其實(shí)施突襲、突防等任務(wù)的重要條件。然而在飛行過程中，直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)與旋翼等主要聲源所產(chǎn)生的高強(qiáng)度噪聲，使自己過早地被對(duì)方發(fā)現(xiàn)，大大降低了自身的聲隱身性能，削弱了突然性；而且由于直升機(jī)的速度遠(yuǎn)小于固定翼飛機(jī)，所以對(duì)其聲隱身的要求也就更高。對(duì)于直升機(jī)而言，降低噪聲強(qiáng)度，最有效、最直接的辦法就是采用低噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)、改進(jìn)直升機(jī)旋翼等手段，以此來(lái)提高直升機(jī)的聲隱身性能。

直升機(jī)噪聲不但對(duì)自身的聲隱身能力造成影響，同時(shí)，在平時(shí)的飛行、訓(xùn)練或者執(zhí)行任務(wù)過程中，也會(huì)對(duì)直升機(jī)飛行區(qū)域和附近居民的生活、工作等環(huán)境帶來(lái)噪聲污染，而且隨著直升機(jī)民用化程度的提高，在飛行過程中不但要求直升機(jī)盡量遠(yuǎn)離人們的生活、工作區(qū)，也對(duì)直升機(jī)飛行中噪聲的控制提出了較高的要求。

2直升機(jī)振動(dòng)與噪聲的綜合評(píng)估

直升機(jī)振動(dòng)與噪聲的綜合評(píng)估是基于振動(dòng)與噪聲評(píng)估指標(biāo)體系而建立起來(lái)的一系列評(píng)價(jià)要素與評(píng)估方法的組合。

2.1綜合評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建

指標(biāo)體系的構(gòu)建需要遵循一定的系統(tǒng)工程原則，并且要求能夠全面、合理地反應(yīng)評(píng)估對(duì)象的主要特征。指標(biāo)的數(shù)目越少，就越有代表性，進(jìn)行分析和研究也就更容易；指標(biāo)數(shù)目越多，就會(huì)越詳細(xì)、越全面，在進(jìn)行評(píng)價(jià)的過程中就能更細(xì)致地反應(yīng)評(píng)估對(duì)象的各個(gè)層面。但同時(shí)又要避免指標(biāo)體系過于簡(jiǎn)單或過于復(fù)雜，要做到即能客觀反映評(píng)估對(duì)象本質(zhì)，又能保證評(píng)估工作的可行性。

基于前文對(duì)直升機(jī)振動(dòng)與噪聲影響的分析，將評(píng)估指標(biāo)體系做如下分解，即振動(dòng)與噪聲對(duì)飛行員、機(jī)上設(shè)備和環(huán)境的影響，具體指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　直升機(jī)振動(dòng)與噪聲綜合評(píng)估指標(biāo)體系Fig.1 Comprehensive assessment index system of helicopter vibration and noise

2.2綜合評(píng)估方法的選擇

合理有效的綜合評(píng)估方法是進(jìn)行評(píng)估的重要基礎(chǔ)，分析所構(gòu)建的直升機(jī)振動(dòng)與噪聲評(píng)估指標(biāo)體系的特點(diǎn)，該指標(biāo)體系具有明顯的層次性，有些指標(biāo)只能定性的判斷，并且部分指標(biāo)存在著模糊性，所以在對(duì)直升機(jī)振動(dòng)與噪聲進(jìn)行綜合評(píng)估時(shí)選擇將層次分析法和模糊綜合評(píng)估法相結(jié)合進(jìn)行評(píng)估，即先使用層次分析法對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行權(quán)重求解，再用模糊綜合評(píng)估方法進(jìn)行綜合評(píng)估。

(1) 層次分析法(以下簡(jiǎn)稱AHP法)計(jì)算權(quán)重的步驟：

步驟1根據(jù)建立的指標(biāo)體系層次模型構(gòu)造判斷矩陣，選擇常用的1～9標(biāo)度，其標(biāo)度與含義如表1所示。

表1　判斷矩陣標(biāo)度及其含義

步驟2參照所選擇的標(biāo)度，對(duì)屬于同一個(gè)上層指標(biāo)的同層次指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣A，形如式(1)所示，aij表示第i個(gè)指標(biāo)相對(duì)于第j個(gè)指標(biāo)的重要程度。

(1)

步驟3求解判斷矩陣A的特征向量W：

(2)

W即為指標(biāo)權(quán)重。

(2) 模糊綜合評(píng)估方法的評(píng)估步驟

步驟1定義評(píng)語(yǔ)集

評(píng)語(yǔ)集是一個(gè)評(píng)語(yǔ)的集合，以向量的形式來(lái)表示，例如將某個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象或者評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果定義為三個(gè)等級(jí)：優(yōu)、良、差，這三個(gè)等級(jí)構(gòu)成的評(píng)語(yǔ)集為V={優(yōu); 良; 差}。

步驟2對(duì)最底層指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，建立評(píng)價(jià)集矩陣

評(píng)價(jià)集是評(píng)價(jià)者對(duì)指標(biāo)體系評(píng)價(jià)因素做出的各種評(píng)價(jià)結(jié)果的集合。在定義評(píng)語(yǔ)集之后，邀請(qǐng)一定數(shù)量的專家對(duì)指標(biāo)體系最底層的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，例如某個(gè)最底層指標(biāo)ui，以之前定義的評(píng)語(yǔ)集V為依據(jù)，共有m個(gè)專家參與評(píng)價(jià)，其中a個(gè)專家的評(píng)價(jià)結(jié)果為“優(yōu)”，b個(gè)專家的評(píng)價(jià)結(jié)果為“良”，c個(gè)專家的評(píng)價(jià)結(jié)果為“差”，那么對(duì)指標(biāo)ui的評(píng)價(jià)集為R(ui)=[a/m,b/m,c/m]。由此可以得到所有最底層指標(biāo)評(píng)價(jià)集的集合，記為矩陣R，如式(3)所示：

(3)

矩陣中，rnv表示對(duì)于第n個(gè)最底層指標(biāo)，專家給出第v評(píng)價(jià)等級(jí)的專家數(shù)與總專家人數(shù)之比。

步驟3由式(2)和(3)進(jìn)行模糊計(jì)算

B=WT° R

(4)其中:° 為模糊算子，在本文中，模糊算子采用M(·,⊕)。B為上一級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)集，由此可以求得每層指標(biāo)的評(píng)價(jià)集，之后根據(jù)之前定義的評(píng)語(yǔ)集即評(píng)語(yǔ)集矩陣V和公式(5)，就能夠得到每個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果。

C=B° V

(5)

2.3構(gòu)造判斷矩陣與評(píng)價(jià)最底層指標(biāo)的方案

構(gòu)造判斷矩陣，需要將指標(biāo)體系發(fā)給評(píng)價(jià)專家，專家根據(jù)綜合評(píng)估對(duì)象的類型、評(píng)估目的以及自身的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)指標(biāo)體系中指標(biāo)的重要程度進(jìn)行對(duì)比，并按照指標(biāo)體系的結(jié)構(gòu)，構(gòu)造出相應(yīng)的判斷矩陣。

根據(jù)前文介紹的模糊綜合評(píng)估方法，將評(píng)語(yǔ)集建為5個(gè)等級(jí)，即V={優(yōu); 良; 一般; 差; 很差}，并進(jìn)行臨界值的設(shè)定：“優(yōu)”表示100～85分，“良”表示85～70分，“一般”表示70～55分，“差”表示55～40分，“很差”表示40分下，根據(jù)設(shè)定的臨界值，評(píng)語(yǔ)集也可記為V={100; 85; 70; 55; 40}，以方便專家進(jìn)行評(píng)價(jià)，并用于評(píng)估結(jié)果的計(jì)算。

對(duì)于最底層指標(biāo)的評(píng)價(jià)，定義好評(píng)語(yǔ)集，然后邀請(qǐng)若干名評(píng)估專家，將指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)最底層指標(biāo)所需要的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件(如《軍用直升機(jī)振動(dòng)強(qiáng)度規(guī)范》、《軍用直升機(jī)振動(dòng)特性要求》、《飛機(jī)內(nèi)的噪聲級(jí)》等)或與評(píng)估對(duì)象進(jìn)行對(duì)比的數(shù)據(jù)等發(fā)給參評(píng)專家，專家根據(jù)相關(guān)的文件和掌握的數(shù)據(jù)，并結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，對(duì)評(píng)估對(duì)象最底層的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)：將該指標(biāo)的“性能”與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件或現(xiàn)有其它對(duì)象的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，按照定義好的評(píng)語(yǔ)集進(jìn)行等級(jí)評(píng)判，之后，將所有專家的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行匯總，就得到了最底層各個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)集，即完成了對(duì)底層指標(biāo)的評(píng)價(jià)。

圖2為構(gòu)造判斷矩陣和評(píng)價(jià)最底層指標(biāo)的方案。

圖2　構(gòu)造判斷矩陣與評(píng)價(jià)最底層指標(biāo)的方案Fig.2 The program of constructing judgment matrix and assuming the lowest index

2.4建立綜合評(píng)估模型

將構(gòu)建的指標(biāo)體系與綜合評(píng)估方法相結(jié)合，得到直升機(jī)振動(dòng)與噪聲綜合評(píng)估模型如圖3所示。

圖3　直升機(jī)振動(dòng)與噪聲綜合評(píng)估模型Fig.3 The comprehensive assessment model of helicopter vibration and noise

3模型仿真與驗(yàn)證

3.1模型仿真

在模型的仿真過程中，采用MATLAB軟件對(duì)提出的綜合評(píng)估方法進(jìn)行仿真。

從軟件工程角度來(lái)描述，仿真過程主要分為以下幾個(gè)方面：系統(tǒng)的功能與需求設(shè)計(jì)、系統(tǒng)編程與算法實(shí)現(xiàn)、測(cè)試及調(diào)試等。仿真的關(guān)鍵在于評(píng)估過程中矩陣的計(jì)算和評(píng)估結(jié)果的可視化。

3.2模型驗(yàn)證

本文選擇直11機(jī)型為樣例直升機(jī)，對(duì)提出的綜合評(píng)估方法進(jìn)行驗(yàn)證。在進(jìn)行綜合評(píng)估前，將按照評(píng)估方案，邀請(qǐng)專家，構(gòu)造各層指標(biāo)的判斷矩陣(計(jì)算權(quán)重)，并對(duì)直11最底層指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2.1判斷矩陣

專家對(duì)直11的振動(dòng)與噪聲評(píng)估指標(biāo)體系所構(gòu)建的判斷矩陣以及所對(duì)應(yīng)權(quán)重如表2～表5所示。

表2　振動(dòng)與噪聲指標(biāo)的判斷矩陣與權(quán)重

表3　飛行員指標(biāo)的判斷矩陣與權(quán)重

表4　機(jī)上設(shè)備指標(biāo)的判斷矩陣與權(quán)重

表5　環(huán)境指標(biāo)的判斷矩陣與權(quán)重

3.2.2最底層指標(biāo)評(píng)價(jià)集

最底層指標(biāo)評(píng)價(jià)集是進(jìn)行評(píng)估的重要基礎(chǔ)，為了使得到的評(píng)價(jià)集具有更高的可信度，文中邀請(qǐng)了10位領(lǐng)域內(nèi)的專家，專家將根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)以及掌握的數(shù)據(jù)對(duì)最底層指標(biāo)做出評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如表6所示。

表6　最底層指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果

由表6的評(píng)價(jià)結(jié)果，可得到專家對(duì)最底層指標(biāo)評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)集如表7所示。

表7　最底層指標(biāo)的評(píng)價(jià)集

3.2.3仿真結(jié)果與分析

將判斷矩陣、權(quán)重和最底層指標(biāo)評(píng)價(jià)集帶入模型進(jìn)行運(yùn)算，所得仿真結(jié)果如圖4～8所示。

圖4 飛行員指標(biāo)評(píng)估結(jié)果Fig.4Theassessmentresultofpilotindex圖5 機(jī)上設(shè)備指標(biāo)評(píng)估結(jié)果Fig.5Theassessmentresultofhelicopterequipmentindex圖6 飛行環(huán)境指標(biāo)評(píng)估結(jié)果Fig.6Theassessmentresultofflightenvironmentindex圖7 振動(dòng)與噪聲指標(biāo)評(píng)估結(jié)果Fig.7Theassessmentresultofvibrationandnoiseindex

在可視化的評(píng)估結(jié)果中，橫坐標(biāo)為評(píng)估指標(biāo)的名稱，縱坐標(biāo)為評(píng)估指標(biāo)的得分，滿分100分，以圖8為例，可見直11振動(dòng)與噪聲的綜合評(píng)估得分為74.8分，在85～70分之間，根據(jù)之前所定義的評(píng)語(yǔ)集V={優(yōu); 良; 一般; 差; 很差}以及V={100; 85; 70; 55; 40}，可得出直11的評(píng)估結(jié)果屬于評(píng)語(yǔ)集中“良”的檔次。

圖8　直11型直升機(jī)評(píng)估結(jié)果Fig.8 The assessment result of Z11

根據(jù)輸出的可視化評(píng)估結(jié)果，我們能夠直觀地看到每層指標(biāo)及每個(gè)指標(biāo)的評(píng)估分?jǐn)?shù)，同時(shí)根據(jù)評(píng)估之前所定義的評(píng)語(yǔ)集，可以定性地得到每層指標(biāo)與每個(gè)指標(biāo)所屬的評(píng)價(jià)等級(jí)。文中提出的方法與ADS-27和ISO2631等標(biāo)準(zhǔn)相比，可以直接以人的主觀為主要的評(píng)價(jià)依據(jù)，對(duì)振動(dòng)和噪聲相關(guān)指標(biāo)做出更符合主觀感受的評(píng)估。

評(píng)估結(jié)果表明，文中提出的直升機(jī)振動(dòng)與噪聲綜合評(píng)估方法具有一定的合理性和可信性，可以應(yīng)用到其它機(jī)型振動(dòng)與噪聲的綜合評(píng)估工作中，同時(shí)可與現(xiàn)有的測(cè)量與評(píng)估結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

4結(jié)論

本文系統(tǒng)地分析了直升機(jī)振動(dòng)與噪聲對(duì)飛行員、機(jī)上設(shè)備和環(huán)境所帶來(lái)的主要影響，建立了相應(yīng)的指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，通過對(duì)現(xiàn)有評(píng)估方法的研究與分析，選擇了適合于直升機(jī)振動(dòng)與噪聲評(píng)估指標(biāo)體系的綜合評(píng)估方法，構(gòu)建起了綜合評(píng)估模型，并進(jìn)行了仿真，從而實(shí)現(xiàn)了評(píng)估的自動(dòng)化與可視化，相對(duì)系統(tǒng)地提出了一套適用于直升機(jī)振動(dòng)與噪聲的評(píng)估流程，建立了一種新的綜合評(píng)估方法。同時(shí)，該方法可以將不同型號(hào)直升機(jī)振動(dòng)與噪聲對(duì)飛行員、機(jī)上設(shè)備和環(huán)境所帶來(lái)的影響進(jìn)行對(duì)比，而且，在直升機(jī)民用化程度快速提高的今天，該方法適合于不同的直升機(jī)用戶群，能夠讓用戶對(duì)直升機(jī)的指標(biāo)性能與綜合性能有更好的理解，用戶可以根據(jù)自己的要求對(duì)直升機(jī)進(jìn)行選擇，也可以根據(jù)自己的需要對(duì)直升機(jī)的設(shè)計(jì)與制造等階段提出要求，有利于直升機(jī)民用化的宣傳與推廣，具有較強(qiáng)的工程與實(shí)踐意義。

參 考 文 獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2012AA112201)

收稿日期：2014-11-04修改稿收到日期：2015-02-12

通信作者李書 男，教授，1965年1月生

中圖分類號(hào):V214.3+1；V214.3+3；X-6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2016.01.024

Comprehensive assessment methods for helicopter vibration and noise

ZHANG Ji1,2, LI Shu1, HE Tian-peng1, JIAN Cheng-wen1

(1. School of Aeronautic Science and Engineering, Beijing University of Aeronautics & Astronautics, Beijing 100190, China;2. PLA Unit., 61769, Lüliang 032100, China)

Abstract:In order to do a comprehensive study on vibration and noise of helicopters, a model of comprehensive assessment based on pilot, machine equipment and environment was built here to analyze the main influence factors on helicopter vibration and noise and constructs a three-layer index system structure was contructed. The model constructed was assessed with the analytic hierarchy process method and the fuzzy comprehensive evaluation method after studying various comprehensive evaluation methods. At the same time, the simulation for the new methods was done with MATLAB development platform. At last, some examples of helicopters were chosen to do case study with the proposed method. The simulation results showed that the method proposed can describe the effects of helicopter vibration and noise on pilot, equipment and environment qualitatively and quantitatively. The results provided a new way for the assessment of helicopter vibration and noise, this method could be applied and extended in development, testing and use of helicopters.

Key words:helicopter; vibration; noise; comprehensive assessment; assessment methods; model

第一作者 張冀 男，博士生，1984年7月生