探秘：巴航工业E2系列飞机何以成为最安静的喷气飞机

巴西航空工业公司（下简称“巴航工业”）E2系列喷气飞机是当今全球最安静的窄体喷气飞机。Simple Flying采访了巴航工业工程、技术与企业战略高级副总裁路易斯·卡洛斯·阿方索(Luis Carlos Affonso)，以探寻这一骄人成就背后的秘诀所在。

巴航工业的初衷便是设计出一架安静的飞机

从构思下一代E-系列喷气飞机伊始，巴航工业对其定位就是一款在各方面表现都更加出色的喷气飞机。关键要素之一就是飞机要尽可能安静，而这无疑需要通过许多创新设计实现。

巴航工业工程、技术与企业战略高级副总裁路易斯·卡洛斯·阿方索(Luis Carlos Affonso)在接受Simple Flying专访时，介绍了从最初设计开始，“安静”这一要素的重要意义。他说：“飞机研发过程中就要考虑到噪音问题，而非事后衡量，它应成为设计目标之一。为此，需要在设计飞机之前就开始研究降噪技术。当然，这就意味着需要加大研发投入，我们在这方面做了大量努力。”

要让E2更加安静，巴航工业需要做的第一件事就是明确噪音来源。公司团队与众多知名学术机构合作，利用一切可用资源，最终确定了可行的降噪点，然后便开始着手设计相应的解决方案。

那么，结果如何呢？让我们来一探究竟。

机翼

E2并非沿用第一代E-系列喷气飞机的原始设计，而是在很多地方做出改进。更准确地说，相比初代设计，只有很少的地方没有改动。

第一个显著改进是机翼。E2系列的每款机型都有其独特机翼，这在其他飞机制造商的产品系列中是极为少见的。由于每一个机翼都是根据该款飞机尺寸专门设计的，所以无论是尺寸、形状还是规格，都没有任何妥协——每架E2都会根据机身配备一款最适合的机翼。

在设计方面，E2飞机机翼拥有业内最可观的展弦比。相对于这款飞机大小而言，翼展可谓惊人。例如，E195-E2翼展为35.124米，比第一代E195宽6.4米。它比A220的机翼稍长，仅比大型A320neo系列机翼短0.7米。

路易斯·卡洛斯解释了为何这对E2设计而言至关重要：“这样可以实现最高效的机翼和最小的阻力。阻力不仅会降低效率，还会产生噪音。这是一个循环——消耗的燃料更少，对环境而言，碳排放也更少。同时它也有助于降低噪音。因为，一旦产生噪音，就会降低效率,进而消耗更多的燃料。”

啊？竟然没有上翘小翼？

E2机翼最非同寻常的一个特点是没有上翘的小翼。对于许多主流窄体机而言，为提高效率、减少翼尖涡流和阻力，上翘的小翼已成为飞机不可或缺的一部分。但是E2飞机没有上翘的小翼，而是采用了后掠式的翼尖设计，从而达到更佳效果。

 “我们在第一代产品上使用了小翼。但从那以后，设计工具、工程工具、动力学工具均得到显著发展进步，使得我们能够设计出后掠的翼尖，比上翘小翼更高效的机翼。

这种设计，不仅使得飞机效率更高，而且噪音更低。现在，使用小翼的原因主要是，机翼翼展受到限制...如果你看到一架没有小翼的现代飞机，那将是最为高效的机翼。”

上翘小翼始终是一种妥协的结果——这些结构不仅增加了航空公司成本，还增加了机身重量。当上翘小翼所节省的燃油不足以抵消其额外重量时，效果将适得其反。归功于E2每款机型均使用最优化的机翼设计以及最大展弦比，巴航工业树立了设计水平的新标杆。

“留意缝隙”

凭借全新机翼，E2飞机设计正朝着全球最安静的窄体机这一目标迈进。然而，机翼的另一设计特征仍会不可避免地产生噪音，那就是飞机的操纵面。

飞机控制需要缝翼和襟翼（特别是在低速飞行情况下），因此它们在着陆和起飞期间，通常发挥着重要作用。然而，这不可避免地会给机场周边制造一些噪音，因此这也是此前亟待巴航工业解决的问题之一。

为解决这一问题，巴航工业使用了新的密封设计，它可以完全密封缝翼滑轨，降低起降过程中的气动噪音。襟翼采用侧面边缘密封，可以减少表面的涡旋声。而类似的改进之处还有很多。

现代客机的设计为了APU、空调，以及航电设备冷却，机身上都留有很多进气口和排气口。在E2设计上，巴航工业工程师对机身上所有进气口和排气口都进行了改进——包括加装盖板、进排气口外形的改进，以及整流罩的改进，这些都是针对降噪的专门设计。同时，正如路易斯·卡洛斯特别强调的：“针对每个进气口和排气口，我们使用了特别的降噪设计。有助于降噪的外形设计同时也有助于减少阻力，从而降低油耗。”

发动机性能有何提升？

从第一代E-系列喷气飞机到E2的关键变化之一是采用了全新发动机。E2由普惠PW1900G发动机提供动力，与空客A220上使用的发动机非常相似。然而，归功于巴航工业设计团队在优化飞机机翼、重量和航程方面所做的努力，飞机所需的推力更小。

相对于飞机尺寸来说，发动机本身就十分庞大。的确，巴航工业这种略带鸥翼型的形状设计是为了适应这些大型动力装置。但合适尺寸的发动机是设计成功的关键因素，正如阿方索所言：“之所以能实现高效，是因为有了更大的风扇，发动机能够以更低的速度推动空气，从而获得相同的推力。”以更低的速度推动更大的空气量，因此与不流动的空气间产生的摩擦较小，而噪音正是由这种摩擦产生的。”

当巴航工业为E2选择发动机时，安静运行是关键的选择标准之一。但与此同时，安静也提高了效率，PW1900G在各方面都有出色表现。

选择这种大型发动机的一个“缺点”是，与第一代E-系列喷气飞机采用的发动机相比，它需要更大的离地间隙。也就是说，需要重新设计起落架，这就有机会进一步降低噪音和阻力。

起落架收起后，上一代机型机轮暴露于轮舱外部，但是E2起落架是完全被轮舱盖覆盖的，从而在减少机腹阻力的同时，降低了噪音。虽然这会增加飞机的开发成本，但是路易斯·卡洛斯认为这项投资非常有价值。

 “增加起落架舱门可以降低飞机外部噪音和油耗。同时，还能够减少机舱内部噪音。起落架轮舱就位于客舱地板下方，因此一些乘客会听到从那里传出的噪音。但是在E2上，就不存在这些噪音。这对降低飞机内部噪音也十分有效。”

从机头到机尾

降低噪音和相关阻力的最后一个因素是机尾。相比第一代E-系列喷气飞机，E2的水平尾翼面积减小了26%，因此，尾翼重量更轻，阻力也更小。

那么，这是如何做到的呢？简而言之，E2采用了全新的闭环电传操纵系统，可有效增强飞机稳定性，使飞机能够以更小的尾翼飞行。这样一来，阻力和噪音便进一步减小。阿方索解释说：“重量减轻后，机翼不需要再去承担来自尾翼的重量，因此阻力和噪音进一步减小。机翼无需产生那么大的升力，因此它们不必再为此付出产生阻力和噪音的代价。”

经过这一系列改进，E2最终成为了当今全球最安静的窄体喷气飞机。与此同时，减少噪音的举措也进一步提高了燃油效率。这对航空公司、乘客乃至环境而言，均大有裨益。

本文译自：Inside Embraer – How The E2 Became The Quietest Jet

作者：Joanna Bailey（Simple Flying主编）