航空器型号和适航合格审定噪声规定(2002年) 第H36.109条
第H36.109条 在地面接收到的直升机噪声的测量
总则
在本节中规定的测量给出了在规定的噪声测量站确定在试验过程中航空器产生的三分之一倍频带噪声所需要的作为时间函数的数据。
为进行航空器的噪声合格审定,声压级数据必须用中国民用航空总局批准的声学设备和测量方法来获得。
在本节的(b)、(c)和(d)中规定了要求的设备规范。(e)和(f)规定了每组合格审定试验要求的校准和测量程序。
测量系统声学测量系统必须由经中国民用航空总局批准的与下列等效的设备组成:
传声器系统及其频响特性和指向性与本节(c)中规定的测量和分析系统的精度相兼容。
三角架或类似的传声器安装装置对所测的声能量的干扰应减至最小。
记录和重放设备,其频响和动态范围特性应与本节(c)中要求的响应与精度相一致。
校准器为使用已知声压级的正弦波或粉红噪声。当使用粉红噪声(本节(e)(1)定义的)时,信号必须用均方根值(rms)的方式描述。
分析系统的响应与精度满足或优于本节(d)所规定的要求。
用于感测、记录、重放或分析航空器噪声时改变量程的衰减器必须能以等分贝间隔变换,并且两档间的误差不应超过0.2分贝。
感测、记录和重放设备
记录航空器产生的噪声必须将全部信息包括时间历程记录下来。磁带记录机的记录方式是可行的。
传声器必须是压感电容类型的或中国民用航空总局批准等效的其它类型的,例如,带入射校准器的自由场类型的。
传声器和前置放大器系统的灵敏度的变化在掠射角±30°(离开膜的法线方向60°-120°)的范围内不得超过如下值:
如带有风罩,传声器膜平面处的灵敏度的变化在45~11200赫的范围内不得超过1.0分贝。
(ii)必须使用如下方法来确定传声器(带入射修正器,如果有)前置放大器和风罩组合件在90°(低掠射角)的总自由场频响:(A)使用带有制造人修正的静电校准器。(B)使用消声自由场设备。校准必须在50赫~10000赫频率范围内的每个优选的三分之一倍频带包含纯音。频响(根据该确定作了修正后)特性曲线必须是平坦的,并在下列的容差限制内:
44~3549赫±0.25分贝3550~7099赫±0.5分贝7100赫~11200赫±1.0分贝
(iii)系统对环境因素,例如温度、相对湿度、振动等影响的敏感性的规范必须与IEC179号题为“精密声级计”的文件(已按本规定的第36.6条引用)中的推荐相一致。
(iv)在每次测量航空器噪声的过程中,如果风速超过6节,则必须使用风罩。任何由风罩引起作为频率函数的插入损失必须计入,作为对测得数据的修正,所做的任何修正必须报送。
如果使用磁带机来存储数据以备分析用,则记录和重放系统(包括磁带)必须符合如下要求:
系统产生的电背景噪声在每个1/3倍频带内必须至少比标准记录级低35分贝。此标准记录级被定义为对直接记录方式,指比产生3%的谐波失真的声级低10分贝的级;
或对调频记录方式为±40%偏差的级。
(ii)在标准记录级,在44赫~180赫之间的每个所选的三分之一倍频带内的修正后的频响必须是平坦的并在±0.75分贝以内,在180赫~11200赫之间的每个频带必须是平坦的并在±0.25分贝以内。
(iii)如果整个系统满足本节(c)(2)(ii)的要求,而如果设备的动态范围的限度不足以获得充分的频谱信息时,可将高频预矫加入记录通道,此通道在重放时应有去矫功能。如果采用高频预矫,则最大测得的噪声信号的瞬时记录到的在800赫~11200赫之间的声压级,在最大和最小的三分之一倍频程声级之间的变化必须不超过20分贝。
分析设备
必须使用三分之一倍频程滤波器对声学信号进行频率分析,此滤波器必须与IEC225号文件“用作声和振动分析的倍频,二分之一倍频,三分之一倍频滤波器”所推荐的规范相一致。此标准已按本规定第36.6条引用。
必须使用24个相邻三分之一倍频程滤波器,第一个滤波器的中心频率(几何平均)必须为50赫,最后一个滤波器的中心频率必须为10000赫。每个滤波器的输出波纹必须小于0.5分贝。
分析显示器可以是模拟式的,也可以是数字式的,或两者的结合。优选的信号处理的顺序是:
将三分之一倍频带滤波器的输出取平方;
(ii)平均或积分;并且
(iii)从线性方程转换为对数方程。
每个检测器必须至少有60分贝的动态范围,并且当作为均方根设备时,对具有波峰因子至少为3的正弦纯音猝发信号,在下列动态范围内必须满足:
满量程读数以下30分贝以内,必须精确到±0.5分贝以内;
(ii)满量程读数以下30分贝~40分贝以内,必须精确到±1.0分贝;
(iii)读数比满量程低40分贝以下的,必须精确到±2.5分贝以内。
积分器的取平均特性必须按如下测试:
必须用白噪声输入到200赫的三分之一倍频带滤波器中,其输出依次馈入每个检测器/积分器。必须用不少于5秒的时间间隔的充分次数的经滤波的白噪声的样本来统计确定测得声级的标准偏差。对概率为95%时标准偏差的值必须在0.48±0.06分贝以内。
对那些测试信号不能直接立即地输入到每个检测器/积分器的分析设备可采用一等效的经批准的方法确定。
(ii)对每个检测器/积分器,在相应的三分之一倍频带的中心频率,对一恒定幅值的正弦信号的突然输入或断开的响应,必须在突然输入或断开后的0.5,1.0,1.5,2.0秒时采样测量。对突然输入,升起的响应在达到稳定状态的级之前必须有如下的值:
0.5秒时:4.0±1.0分贝1.0秒时:1.75±0.5分贝1.5秒时:1.0±0.5分贝2.0秒时:0.6±0.25分贝
(iii)对突然断开,下降的响应必须是其分贝读数(低于起始稳态级之值)与相应的升起响应读数之和等于6.5±1.0分贝(在0.5秒和1.0秒采样时间),对于其后的采样记录,升
当使用上述近似时,校准信号不应带有此加权。
注2:某些分析设备已表明,其具有的采样率对直升机噪声通常具有的波峰因子大于3的信号进行检波其精确度是不够的。所以,这类分析设备不应当用于直升机的噪声合格审定。鼓励使用具有高信号采样率(大于40千赫)的分析系统或在对每三分之一倍频带滤波器的输出进行数字化之前,具有模拟式的检测器的系统。
(iv)使用真积分的分析设备,不能直接满足(i)、(ii)和(iii)要求,这是由于它们总的平均时间大于采样间隔。对这些分析设备必须以数据处理器等效输出的方式验证符合。此外,当采集数据的过程中,如读出和重调要求一废死时间,则总的数据的损失百分比必须不超过1%。
连续读出数据的采样间隔不得超过500毫秒,而且它的精确性必须已知,为±1%以内,表征读出特性的瞬时时刻必须是平均周期的中点。平均周期定义为分析设备的有效时间常数的2倍。
分析设备的振幅分辨率,必须至少是0.25分贝。
在消除了所有的系统误差之后,分析设备的输出级必须精确到输入信号级的±1.0以内。每个输出级的总系统误差不得超过±3.0分贝。多个相邻接的滤波器系统,相邻接的三分之一倍频程通道之间的系统修正值不得超过4.0分贝。
满量程输出级与分析设备最大噪声级的差,(即分析设备显示单个航空器噪声事件的动态范围的能力),必须至少为60分贝。
校准
在每次试验系列之前5天内,所有的电子系统,包括户外安装的电缆,必须按传声器的整个信号级范围,用已知振幅的粉红噪声信号对频率和幅值进行校准。对于本节粉红噪声定义为:在44赫~11200赫的范围内,单位频率的噪声功率与频率成反比的噪声。对非过载信号级,使用的信号,必须以其均方根(rms)的平均值的方式描述。此系统校准必须在每次试验系列结束后的5天内再重复进行,或根据中国民用航空总局的要求进行。
在每天的试验前后,必须在户外立即使用声学校准器进行有记录的声学校准,以检验系统的灵敏性并为声级数据分析提供一声学基准级。如果在每天试验的过程中,校准值的变化不超过0.5分贝,则设备在系统中的性能被认为是满意的。
必须在50~10000赫内每个优选的三分之一倍频带处使用纯音,对传声器/前置放大器组合装置进行法向入射声压校准。这一校准必须在首次试验系列开始前90天内完成。
每盘磁带必须:
用活塞发声器校准过;并且
(ii)在其开始和结尾,必须载有至少15秒的本节(e)(1)定义的粉红噪声猝发音所组成的校准信号。
由磁带记录下的信号得来的数据,如果在试验前后在每个三分之一倍频带的粉红噪声信号级之差超过0.75分贝,则不能认为数据是可靠的。
必须在开始试验前六个月内,验证三分之一倍频带滤波器符合IEC225的有关要求,然而,可以按如下方法确定每个滤波器的相对于中心频响的有效带宽的修正:
测量滤波器对在两相邻的三分之一倍频带间等间隔分布的至少20个频率的正弦波的响应;或
(ii)使用中国民用航空总局批准的等效技术。
必须在每次试验系列开始的前六个月内对每件校准设备,包括活塞发生器,基准传声器电压插入装置等完成性能校准分析。每个校准必须依据国家的标准。
噪声测量程序
每个传声器的取向必须使得传感膜片大体处于噪声测量站和航空器航迹所确定的平面内。并且在每个噪声测量站的传声器的传感膜片近似处在距地面1.2米(4英尺)高的位置上。
在每次试验系列和每日试验的前后,必须立即在现场记录本节所规定的系统声学校准以检查分析声级数据用的声学基准级。必须记录至少10秒的环境噪声,此噪声必须能代表飞越试验时的声学背景,包括系统噪声。在记录此环境噪声时每件设备的增益必须调到与航空器噪声测量时所用的增益相一致。
平均的背景噪声谱必须包括下述声压级,即在每个优选的频率为50赫~10000赫内的三分之一倍频带内是每个优选的三分之一倍频程内的声压级能量的平均。当以PNL分析时,所得的平均背景噪声级必须比直升机的最大PNL低至少20PN分贝。
对记录的级进行背景噪声的修正是允许的,只要在第H36.111条(c)(3)中规定的限制内。