，，

(中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001)

0 引言

民用直升機(jī)噪聲適航合格審定噪聲符合性驗(yàn)證對(duì)試驗(yàn)條件和測(cè)量條件、地面噪聲測(cè)量、有效感覺(jué)噪聲級(jí)(EPNL)數(shù)據(jù)計(jì)算、向中國(guó)民用航空局報(bào)送數(shù)據(jù)、大氣聲音衰減、飛行試驗(yàn)結(jié)果修正等方面都提出了詳細(xì)的要求和相應(yīng)的計(jì)算公式[1]。因?yàn)榈玫阶罱K噪聲評(píng)定值的影響因素非常多，要成功完成一次試驗(yàn)非常不容易，需要多方協(xié)調(diào)、甚至等待合適時(shí)機(jī)才能進(jìn)行試驗(yàn)。

按照傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，對(duì)于噪聲數(shù)據(jù)測(cè)量環(huán)節(jié)，一般是通過(guò)磁帶機(jī)記錄時(shí)間歷程數(shù)據(jù)，或者使用數(shù)字式噪聲測(cè)量系統(tǒng)記錄時(shí)間歷程數(shù)據(jù)，其它系統(tǒng)，如機(jī)載系統(tǒng)記錄發(fā)動(dòng)機(jī)、GPS軌跡[2]等數(shù)據(jù)，專(zhuān)用航跡測(cè)量設(shè)備記錄飛行軌跡數(shù)據(jù)，機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)或?qū)Ｓ脷庀笥涗浽O(shè)備測(cè)量大氣數(shù)據(jù)等，試驗(yàn)后對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析、修正等工作，時(shí)間周期長(zhǎng)，最關(guān)鍵的是現(xiàn)場(chǎng)不能對(duì)數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行判斷，事后分析一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不符合要求，必須進(jìn)行重新試驗(yàn)，將浪費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間。

針對(duì)傳統(tǒng)試驗(yàn)噪聲測(cè)量不能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效性初步判斷存在的不足，本文設(shè)計(jì)了一套噪聲測(cè)量及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在試驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中就能實(shí)時(shí)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效性進(jìn)行判斷。

1 系統(tǒng)組成及原理

1.1 系統(tǒng)組成

測(cè)試系統(tǒng)硬件組成由機(jī)載部分和地面部分組成。測(cè)試系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)組成框圖

機(jī)載部分由以下幾個(gè)部分組成：

1)直升機(jī)飛行陀螺[3]：用于測(cè)量飛行姿態(tài)，主要用于起飛、飛越及進(jìn)場(chǎng)時(shí)測(cè)量航跡與參考平面實(shí)際夾角，圖2為實(shí)測(cè)和基準(zhǔn)起飛剖面比較示意圖；

2)高度傳感器：測(cè)量飛機(jī)實(shí)際飛行高度，用于和標(biāo)準(zhǔn)高度比較，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正；

3)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)：主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、旋翼轉(zhuǎn)速等信號(hào)；

4)GPS時(shí)碼[4]：機(jī)載采集器有專(zhuān)門(mén)的GPS時(shí)間采集模塊，用于機(jī)載采集器測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)間標(biāo)簽，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析查找同步時(shí)間點(diǎn)；

5)記錄器：通過(guò)模擬量、總線(xiàn)信號(hào)卡等采集相應(yīng)測(cè)量參數(shù)，存儲(chǔ)在記錄卡上。

地面測(cè)試站由以下幾個(gè)部分組成：

1)聲學(xué)測(cè)量傳感器：聲學(xué)傳感器采用世界知名的聲學(xué)測(cè)量廠(chǎng)家B&K公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，性能優(yōu)越，基本上是業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)[5-6]。也可以采用其它公司的產(chǎn)品，只要性能達(dá)到適航標(biāo)準(zhǔn)提出的技術(shù)要求，試驗(yàn)前六個(gè)月以?xún)?nèi)經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)計(jì)量單位計(jì)量合格，且需要報(bào)備；

2)調(diào)理器：采用B&K公司與聲學(xué)傳感器配套的信號(hào)調(diào)理器，輸出電壓模擬量信號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)采集設(shè)備。調(diào)理器同樣需要在試驗(yàn)前六個(gè)月以?xún)?nèi)由專(zhuān)業(yè)計(jì)量廠(chǎng)家計(jì)量，出具合格證明才能使用，且需要報(bào)備；

3)GPS時(shí)碼采集：采用PCI總線(xiàn)的GPS時(shí)間采集卡，采集卡安裝在數(shù)據(jù)采集控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部，用于地面采集數(shù)據(jù)時(shí)間同步信息；

4)采集器：采集器由標(biāo)準(zhǔn)VXI[7]總線(xiàn)機(jī)箱，1394總線(xiàn)控制卡與測(cè)控計(jì)算機(jī)通訊，采集模塊采用安捷倫公司著名的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析[8-9]模塊，型號(hào)為E1432A。單塊采集模塊16個(gè)并行采集通道，分析帶寬20 kHz，采樣率51.2 K/s，采集器需要由專(zhuān)業(yè)計(jì)量單位計(jì)量以確保其技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足航空器型號(hào)和適航合格審定噪聲規(guī)定提出的要求；

5)數(shù)據(jù)采集及分析計(jì)算機(jī)：該計(jì)算機(jī)主要用于對(duì)采集器控制、測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸、測(cè)試軟件、分析軟件運(yùn)行等功能。

圖2 實(shí)測(cè)和基準(zhǔn)起飛剖面比較示意圖

1.2 工作原理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)源主要由地面測(cè)試和機(jī)載測(cè)試兩個(gè)部分：

如圖2所示，以A點(diǎn)為中心，左右各150米處放置一個(gè)傳聲器及信號(hào)調(diào)理器，在A點(diǎn)放置一個(gè)傳聲器及信號(hào)調(diào)理器，總共3個(gè)噪聲測(cè)量點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集器及分析計(jì)算機(jī)放在A點(diǎn)附近。

在全部試驗(yàn)準(zhǔn)備就緒好的情況下，首先測(cè)量環(huán)境背景噪聲，作為試驗(yàn)是否有效的判斷條件之一。直升機(jī)從遠(yuǎn)處向C點(diǎn)位置飛來(lái)，聽(tīng)從試驗(yàn)指揮員的指令，提前一段時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，直到直升機(jī)完全離開(kāi)后停止數(shù)據(jù)采集，立即開(kāi)展三分之一倍頻程分析、純音修正感覺(jué)噪聲級(jí)、音調(diào)感覺(jué)噪聲級(jí)時(shí)間歷程，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行判斷，以便確定下一步工作的開(kāi)展。分析判斷一般在3分鐘之內(nèi)能夠完成，這段時(shí)間內(nèi)直升機(jī)可以掉頭回飛，重新做好下一次的試驗(yàn)準(zhǔn)備工作。

機(jī)載部分采集的數(shù)據(jù)主要用于因?qū)嶋H飛行航跡、發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)不一致需要對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修正。一般在試驗(yàn)結(jié)束后，從機(jī)載記錄器中取下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡，通過(guò)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出，再按照適航條例的修正要求進(jìn)行修正處理，得到最終的EPNL評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。

1.3 技術(shù)難點(diǎn)

1.3.1 時(shí)間同步

機(jī)上測(cè)量數(shù)據(jù)信息與軌跡修正有很大關(guān)系，因此機(jī)上數(shù)據(jù)與地面測(cè)量數(shù)據(jù)之間時(shí)間同步信息關(guān)系很大。該系統(tǒng)解決方法是采用GPS時(shí)間信息同步。機(jī)上和地面采用兩套GPS時(shí)間采集卡采集時(shí)間信息作為同步信號(hào)。地面采集系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)上，啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集之前，讀取GPS時(shí)間信息，作為數(shù)據(jù)采集起始時(shí)間，后面的時(shí)間信息由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)本身采集時(shí)鐘確定。讀取到的時(shí)鐘信息到啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集存在一定的時(shí)間間隔，同時(shí)兩套GPS時(shí)鐘系統(tǒng)之間也存在一定誤差，機(jī)載GPS與機(jī)載數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)之間也存在一定的時(shí)間間隔。確定這些時(shí)間間隔誤差的措施是將兩套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在地面輸入同一信號(hào)進(jìn)行采集，根據(jù)采集波形信號(hào)及時(shí)間碼進(jìn)行對(duì)比分析，確定時(shí)間誤差，經(jīng)測(cè)試，誤差在毫秒級(jí)，對(duì)本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析影響可以忽略不計(jì)。

1.3.2 E1432A編程控制

E1432A動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀功能非常強(qiáng)大，板卡上具有濾波器、頻譜分析、三分之一倍頻程分析、階次跟蹤等功能。用于編程的驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)就有300多個(gè)，具有16MB存儲(chǔ)模式非常靈活。要使用好該儀器，首先需要全面了解儀器工作原理，熟悉各種工作模式和各個(gè)函數(shù)的調(diào)用。結(jié)合本次試驗(yàn)需求，最終采用該設(shè)備采集時(shí)域波形數(shù)據(jù)，板載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用先進(jìn)先出(FIFO)內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式，數(shù)據(jù)采集觸發(fā)采用軟件觸發(fā)模式。

2 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括人機(jī)界面、數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)修正等方面。

2.1 開(kāi)發(fā)平臺(tái)

該系統(tǒng)采用LabVIEW軟件作為開(kāi)發(fā)環(huán)境，該開(kāi)發(fā)平臺(tái)是NI公司開(kāi)發(fā)基于圖形化的編程平臺(tái)，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，功能強(qiáng)大，非常適合于測(cè)試系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā)[10-11]。

該開(kāi)發(fā)平臺(tái)具有豐富的圖形控件，多種邏輯控制和程序控制方法，支持各種流行的硬件設(shè)備、方便設(shè)備通訊控制，具有豐富的軟件開(kāi)發(fā)工具包，如本系統(tǒng)中使用的振動(dòng)及噪聲分析工具包。通過(guò)多年的發(fā)展，該軟件本身自帶豐富的軟件開(kāi)發(fā)例子程序，具有很好的借鑒作用，極大提高了軟件開(kāi)發(fā)效率。

2.2 軟件流程設(shè)計(jì)

軟件流程總體上分為三個(gè)階段：

第一階段是硬件初始化階段。包括對(duì)VXI數(shù)據(jù)采集設(shè)備及GPS時(shí)間碼采集卡初始化，使儀器設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)。對(duì)于初始化不成功，有兩種情況，一種是設(shè)備故障或者異常，另一種是數(shù)據(jù)回放分析工作狀態(tài)，根據(jù)配置情況進(jìn)行判斷采取相應(yīng)工作流程。

第二階段是數(shù)據(jù)采集、三分之一倍頻程分析、感覺(jué)噪聲級(jí)分析、各種參數(shù)設(shè)置及各種數(shù)據(jù)顯示。

第三個(gè)階段為程序退出及硬件設(shè)備關(guān)閉。

軟件流程圖見(jiàn)圖3，軟件運(yùn)行界面見(jiàn)圖4。

2.3 數(shù)據(jù)采集

2.3.1 E1432A數(shù)據(jù)采集

由于試驗(yàn)只需要3個(gè)通道，因此使用1塊E1432A采集卡。噪聲數(shù)據(jù)分析帶寬為20 kHz，因此采樣率設(shè)為51.2 K/S。1394火線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸率為134 MHz，傳輸速率完全滿(mǎn)足本試驗(yàn)要求，但考慮到試驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)必須連續(xù)，不能有斷點(diǎn)，所以將板卡數(shù)據(jù)采集模式設(shè)置為FIFO模式，確保采集到的數(shù)據(jù)不會(huì)有任何丟失。

在該系統(tǒng)中，一方面簡(jiǎn)化E1432A設(shè)置，同時(shí)考慮到將來(lái)可能采用其它數(shù)據(jù)采集設(shè)備，因此并沒(méi)有使用設(shè)備本身自帶的三分之一倍頻程分析功能，只使用E1432A儀器時(shí)域數(shù)據(jù)采集功能，該系統(tǒng)三分之一倍頻程分析采用NI公司開(kāi)發(fā)的聲音與振動(dòng)信號(hào)分析工具箱編程實(shí)現(xiàn)。

2.3.2 GPS時(shí)碼采集

GPS時(shí)碼采集卡同樣分為三個(gè)部分，板卡初始化，數(shù)據(jù)讀取及板卡關(guān)閉。初始化放在E1432A初始化相同位置，數(shù)據(jù)讀取放在E1432A數(shù)據(jù)觸發(fā)采集之前位置，把讀取的時(shí)間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在時(shí)間變量中，板卡關(guān)閉功能放在E1432A關(guān)閉相同位置。

2.3.3 數(shù)據(jù)綜合處理

因?yàn)閿?shù)據(jù)采集卡內(nèi)部時(shí)鐘精度很高，只要得到第一個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)時(shí)間，后面數(shù)據(jù)采集時(shí)間就可以確定。對(duì)前面讀取的GPS時(shí)間作為第一個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)起始時(shí)間即可。

2.4 三分之一倍頻程分析

2.4.1 三分之一倍頻程介紹

對(duì)噪聲做頻譜分析時(shí)，一般不需要每一個(gè)頻率上聲能量的詳細(xì)分布，為了方便起見(jiàn)，常在連續(xù)頻率范圍內(nèi)把它劃分為若干個(gè)相連的小段，每一小段叫做頻帶或頻程，每個(gè)小頻帶內(nèi)的聲能量被認(rèn)為是均勻的，然后研究不同頻帶上的分布情況。根據(jù)不同的要求，聲學(xué)量的分析頻帶帶寬的選擇也不一樣。若分析精度要求高時(shí)，應(yīng)選用窄頻帶寬；若是簡(jiǎn)單測(cè)量，則頻率分析帶寬可以放寬。實(shí)際測(cè)量中最為常用的頻率分析帶寬為窄帶寬、倍頻程和三分之一倍頻程帶寬。本次試驗(yàn)適航條例要求的是三分之一倍頻程分析。

三分之一倍頻程分析是本次試驗(yàn)的核心，也是整個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)。適航條例要求采用IEC 61260 標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了三分之一倍頻程分析系統(tǒng)的相對(duì)衰減、抗混疊濾波器、實(shí)時(shí)操作、級(jí)線(xiàn)性及濾波器在有效帶寬上積分響應(yīng)等技術(shù)指標(biāo)。

圖3 軟件流程圖

2.4.2 程序設(shè)計(jì)

為了降低軟件開(kāi)發(fā)難度，采用NI公司聲音與振動(dòng)專(zhuān)用軟件開(kāi)發(fā)工具箱。該工具箱支持多種聲音測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，如IEC 61260: 1995, Class 1、IEC 61672: 2002, Class 1、ANSI S1.42: 1986等。其中本次試驗(yàn)采用的就是IEC 61260標(biāo)準(zhǔn)。

工具箱提供了豐富的例子程序，重點(diǎn)是要掌握三分之一倍頻程分析函數(shù)工作原理、相關(guān)參數(shù)含義，如平均類(lèi)型、頻率范圍、標(biāo)準(zhǔn)選擇、計(jì)權(quán)方式、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、時(shí)間長(zhǎng)度、循環(huán)次數(shù)等參數(shù)設(shè)置，能夠正確設(shè)置相關(guān)參數(shù)。通過(guò)設(shè)計(jì)演示驗(yàn)證例子程序，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)，采集分析數(shù)據(jù)結(jié)果和B&K公司專(zhuān)業(yè)噪聲測(cè)量系統(tǒng)(型號(hào)3560)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果一致，滿(mǎn)足適航標(biāo)準(zhǔn)對(duì)三分之一倍頻程分析技術(shù)指標(biāo)。

2.5 瞬間感覺(jué)噪聲級(jí)PNL(k)計(jì)算

2.5.1 PNL(k)計(jì)算原理

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)提供的計(jì)算要求，首先將24 個(gè)三分之一倍頻程聲壓級(jí)(SPL)換算成感覺(jué)噪度(吶)，然后將吶值相加，得到瞬間感覺(jué)噪聲級(jí)PNL(k)。下面給出一個(gè)計(jì)算公式進(jìn)行說(shuō)明：

當(dāng)SPL≥SPL(a)時(shí)，用下面公式計(jì)算感覺(jué)噪度值，n=antilog{M(c)[SPL-SPL(c)]}，公式中的常量a、c、M(c)見(jiàn)表1。SPL處于其它范圍區(qū)間采用相應(yīng)的公式，這里不再詳細(xì)說(shuō)明。

表1 吶值數(shù)學(xué)計(jì)算公式中的常量

2.5.2 程序設(shè)計(jì)

將表1中的常量設(shè)計(jì)成一個(gè)二維數(shù)組，根據(jù)三分之一倍頻程聲壓級(jí)(SPL)的值進(jìn)行判斷，通過(guò)查表的形式得到相應(yīng)的常量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。整個(gè)計(jì)算程序設(shè)計(jì)為一個(gè)子函數(shù)。

考慮到程序的適應(yīng)性及未來(lái)擴(kuò)展使用，將常量表數(shù)據(jù)存為一個(gè)文件，程序運(yùn)行時(shí)首先將數(shù)據(jù)從文件中讀入臨時(shí)變量中供相關(guān)計(jì)算使用。

2.6 頻譜不規(guī)則性修正

2.6.1 修正原理

頻譜中有明顯不規(guī)則性的噪聲(例如，最大離散頻率成分或純音)，必須通過(guò)計(jì)算得到修正因子C(k)，該計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜，需要通過(guò)十個(gè)計(jì)算步驟才能得到該修正值，簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：

第一步：從80 Hz 三分之一倍頻程(第三頻程)開(kāi)始，按給定的方法計(jì)算聲壓級(jí)的變化s(i,k)；

第二步：圈出斜率變化的絕對(duì)值大于5的斜率s(i,k)；

第三步：通過(guò)對(duì)s(i,k)取值范圍判斷，確定SPL(i,k)值；

第四步：通過(guò)相關(guān)公式計(jì)算出新的、調(diào)整后的聲壓級(jí)SPL′(i,k)；

第五步：按給定公式，重新計(jì)算新斜率s′(i,k);

第六步：按給定公式，計(jì)算三個(gè)相鄰斜率s′(i,k)的平均值；

第七步：按給定公式，計(jì)算三分之一倍頻程聲壓級(jí)的最后結(jié)果SPL’’(i,k)；

第八步：按給定公式，計(jì)算原聲壓級(jí)與最終本底聲壓級(jí)之差F(i,k)；

第九步：根據(jù)聲壓級(jí)差F(i,k)和表2，確定每個(gè)相關(guān)三分之一倍頻程(3 至24)的純音修正因子。

第十步：指定第九步中所確定的純音修正因子中的最大值為C(k)。

表2 純音修正因子

2.6.2 程序設(shè)計(jì)

頻譜不規(guī)則性修正因子C(k)，根據(jù)適航條例提供的計(jì)算要求，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，先做成一個(gè)獨(dú)立的軟件，對(duì)中間的每一步計(jì)算結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控。該程序適航條例中有專(zhuān)用的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算。經(jīng)驗(yàn)算正確的程序，進(jìn)行適當(dāng)修改，做成一個(gè)子函數(shù)，經(jīng)測(cè)試正確后集成到系統(tǒng)軟中。演示程序運(yùn)行情況見(jiàn)圖4。

圖4 頻譜不規(guī)則性修正因子計(jì)算演示程序

該驗(yàn)證程序已經(jīng)通過(guò)適航中心專(zhuān)業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試并得到認(rèn)可。

2.7 純音修正感覺(jué)噪聲級(jí)

2.7.1 修正原理

純音修正感覺(jué)噪聲級(jí)由C(k)與相應(yīng)的PNL(k)相加來(lái)確定，即：PNLT(k)=PNL(k)+C(k)。

在試驗(yàn)過(guò)程中，每隔0.5秒做一次三分之一倍頻程分析，通過(guò)修正得到純音修正感覺(jué)噪聲級(jí)PNLT(k)，一次試驗(yàn)完成，得到一條PNLT(k)時(shí)間曲線(xiàn)，通過(guò)判斷PNLT最大值前后各有10分貝下降點(diǎn)數(shù)據(jù)，則本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效(其它航跡等條件同時(shí)有效的情況下)，這也是傳統(tǒng)噪聲測(cè)量系統(tǒng)不具備的功能。

2.7.2 程序設(shè)計(jì)

通過(guò)2.4及2.5計(jì)算結(jié)果，很容易得到PNLT(k)值。將PNLT(k)數(shù)據(jù)在飛越噪聲時(shí)間歷程圖形中進(jìn)行顯示，對(duì)本次飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否有效進(jìn)行判斷。

2.8 其它修正

2.8.1 有效感覺(jué)噪聲級(jí)

有效感覺(jué)噪聲級(jí)EPNL 由最大純音修正感覺(jué)噪聲級(jí)與持續(xù)時(shí)間修正因子的代數(shù)和所確定：

EPNL=PNLTM+D。

2.8.2 數(shù)據(jù)修正

航跡、大氣數(shù)據(jù)等修正，一般放在試驗(yàn)后期進(jìn)行處理，目前這些修正處理還沒(méi)有集成到該系統(tǒng)中,但不影響試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效性判斷處理。

2.9 技術(shù)難點(diǎn)

2.9.1 人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)

軟件功能主要有各種參數(shù)設(shè)置、多種數(shù)據(jù)存盤(pán)、數(shù)據(jù)采集、多種類(lèi)型數(shù)據(jù)處理及顯示、用于數(shù)據(jù)分析用的數(shù)據(jù)源可以是實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)，也可以是磁盤(pán)上的文件數(shù)據(jù)，軟件的數(shù)據(jù)處理具有較大的靈活性。試驗(yàn)過(guò)程中，需要實(shí)時(shí)查看的數(shù)據(jù)圖形類(lèi)型比較多，各種參數(shù)設(shè)置比較多，為方便查看及設(shè)置，軟件界面設(shè)計(jì)采用了LabVIEW中比較有特色的標(biāo)簽控件，對(duì)不同功能進(jìn)行分組顯示。采用標(biāo)簽式設(shè)計(jì)模式，在每一種狀態(tài)下，界面相對(duì)簡(jiǎn)潔，各種狀態(tài)、界面查看方便。但在代碼頁(yè)面，各種控件數(shù)量非常多，為了代碼看起來(lái)不太復(fù)雜，需要做好各種模塊劃分，盡可能設(shè)計(jì)成子函數(shù)供主程序調(diào)用。在PNLT時(shí)間歷程圖形中，設(shè)置了兩條光標(biāo)線(xiàn)，很容易判斷出最大值與兩邊10分貝下降點(diǎn)，方便對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)有效性判斷。

2.9.2 軟件流程設(shè)計(jì)

該軟件考慮到數(shù)據(jù)來(lái)源可以是數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)，也可能是存儲(chǔ)的文件回放，還要考慮到將來(lái)更多類(lèi)型的硬件設(shè)備集成，以及后期的進(jìn)一步數(shù)據(jù)修正程序加入，所以在程序結(jié)構(gòu)及流程設(shè)計(jì)上采取了多種措施。如硬件設(shè)備初始化階段異常判斷、試驗(yàn)數(shù)據(jù)源選擇、試驗(yàn)數(shù)據(jù)內(nèi)部傳遞等方面采取了相應(yīng)的解決措施。軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用并行結(jié)構(gòu)，各個(gè)模塊之間數(shù)據(jù)傳遞采用FIFO模式或文件形式，有利于軟件功能的擴(kuò)展。

2.9.3 軟件算法實(shí)現(xiàn)

為了確保各個(gè)計(jì)算程序正確可靠，每一項(xiàng)計(jì)算開(kāi)始都做成獨(dú)立的程序。模擬各種仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，完全滿(mǎn)足要求之后進(jìn)行改造，做成子函數(shù)，再進(jìn)一步測(cè)試正確之后集成到系統(tǒng)軟件中去。軟件運(yùn)行界面如圖5所示。

圖5 軟件運(yùn)行界面

3 試驗(yàn)結(jié)果

H425型001架機(jī)噪聲適航審定試驗(yàn)在國(guó)內(nèi)民用直升機(jī)上首次開(kāi)展該類(lèi)型試驗(yàn)，開(kāi)發(fā)的計(jì)算軟件適航中心相關(guān)人員進(jìn)行了驗(yàn)算，符合要求。

該試驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作花了一個(gè)多月的時(shí)間，主要是飛機(jī)狀態(tài)調(diào)整、天氣及機(jī)場(chǎng)協(xié)調(diào)。正式試驗(yàn)大概花了2個(gè)小時(shí)，一次性成功完成。

試驗(yàn)分為起飛、穿越、進(jìn)場(chǎng)三個(gè)狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)飛行三次。對(duì)每一飛行狀態(tài)的經(jīng)修正后的有效感覺(jué)噪聲級(jí)(EPNL)值取平均，得出一個(gè)單一的修正后的有效感覺(jué)噪聲級(jí)(EPNL)值。圖6為一次起飛過(guò)程中音調(diào)感覺(jué)噪聲級(jí)時(shí)間曲線(xiàn)。

圖6 起飛過(guò)程

試驗(yàn)結(jié)果證明：H425型001架機(jī)的起飛、水平飛越、進(jìn)場(chǎng)的有效感覺(jué)噪聲符合最大起飛總重為4 250 kg的直升機(jī)確定的噪聲限制值[12]，符合CCAR36第H36.305條的限制要求。

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