2022年10月、米国国防総省が使用する騒音のベースライン（基準となる騒音レベル）を作成するため、EGLIN AIR FORCE BASEでF-15EXイーグルIIの音響試験が行われました。
地上だけでなく飛行中を含む様々な条件下での音響試験であり、F-15のモデルでは初めてとなった本格的な音響試験です。
以下のEGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトの写真から、マイクロホンアレイによる多点同時計測を含め、写真を使って音響試験の様子について説明します。
F-15EXイーグルIIについての詳細は、以下をご参照ください。
F-15EXイーグルIIの音響試験に使われたマイクロホンアレイ
マイクロホンアレイについて簡単に説明します。
マイクロホンアレイとは
マイクロホンアレイとは、多数のマイクロホンを配置して音を同時計測するシステムです。
下図は、F-15EXイーグルIIの音響試験で使われたマイクロホンアレイのイメージ図です。
音響試験のマイクロホンアレイのイメージ
図1 音響試験のマイクロホンアレイのイメージ
以降で紹介する写真からは、地上での音響試験では100個程度のマイクロホンが使われているようです。
一般に、マイクロホンアレイによる音響試験には、次の様な特徴あります。
- マイクロホンの配置は、計測・解析目的により様々です。
- 音響試験は多チャンネルの同時計測（同時サンプリング）となります。日本であれば、市販品ではNI（National Instruments）の製品を使うケースが多いのではないでしょうか。
- 多チャンネルの音響計測は、マイクロホンのキャリブレーション、マイクロホンの設置・固定、計測ユニットへの接続など人手も時間も必要です。
- 収録した時系列の音響データの解析もプログラムを組んだり市販の解析ソフトを使ったりと、1枚のカラーマップを得るためには結構大変です。
- この様な感じなので、一発勝負の計測になることが多く、コストもかかります。
F-15EXイーグルIIの音響試験に使われたマイクロホン
下図は、マイクロホンアレイで使われているマイクロホンの写真です。
- 下図右側の黒い球体がウィンドスクリーン
- マイクロホンに直接当たる風による雑音を減らす効果があります。
- ウィンドスクリーンに刺さっているのがマイクロホンです。
オリジナルの写真から推測するとGRAS社製の1/4マイクロホン（Type 46BE）が使われたようです。
- 1/4マイクロホン46BEのマイクの直径は7.0mm、アンプ部分（下図銀色の部分）の直径は6.35mm（1/4インチ）です。
F-15 acoustic testing Microphones record the sounds of the F-15EX Eagle II’s engines during a ground test Oct. 26 at Eglin Air Force Base, Fla. The aircraft underwent various ground and flight acoustic testing to create a baseline noise level for use by the Department of Defense. This was the first time this type of in-depth digital acoustic sound testing was done on any F-15 model. (U.S. Air Force photo/Samuel King Jr.)
図2 F-15EXイーグルIIの音響試験のマイクロホン
出典：EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトからの画像
参考までに46BEの仕様は、以下の通りです。
- 周波数レンジ：4 Hz～80 kHz
- ダイナミックレンジ：35 dB（A）～160 dB ※AはA特性（フィルタ）のこと
- なお、周波数レンジの詳細仕様は次の様になっています。
- Frequency range（±1 dB） 10 to 40 kHz
- Frequency range（±2 dB） 4 to 80 kHz
- Frequency range（±3 dB） 4 to 100 kHz
地上での音響試験におけるマイクロホンの配置
下図から、地上での音響試験では、F-15EXイーグルIIの左側にはマイクロホンを2列配置しているようです。
F-15 acoustic testing The sun rises on an F-15EX Eagle II after a night of ground testing Oct. 26 at Eglin Air Force Base, Fla. The aircraft underwent various ground and flight acoustic testing to create a baseline noise level for use by the Department of Defense. This was the first time this type of in-depth digital acoustic sound testing was done on any F-15 model. (U.S. Air Force photo/Samuel King Jr.)
図3-1 F-15EXイーグルIIの音響試験のマイクロホンアレイ（その1）
出典：EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトからの画像
下図から、地上での音響試験では、F-15EXイーグルIIの側面からエンジン後方の方に回りこむようにマイクロホンを配置しているようです。
F-15 acoustic testing The sun rises on the microphone array used to record audio of F-15EX Eagle II’s engines during a ground test Oct. 26 at Eglin Air Force Base, Fla. The aircraft underwent various ground and flight acoustic testing to create a baseline noise level for use by the Department of Defense. This was the first time this type of in-depth digital acoustic sound testing was done on any F-15 model. (U.S. Air Force photo/Samuel King Jr.)
図3-2 F-15EXイーグルIIの音響試験のマイクロホン（その2）
出典：EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトからの画像
飛行中の音響試験
飛行中の音響試験として、以下の2つについて説明します。
- 計測ポイントから急上昇
- 計測ポイントに接近・通過
音響試験：急上昇
下図は、「An F-15EX Eagle II zooms through the air」とあるので、計測ポイントに近寄ってきてからの急上昇した時のF-15EXイーグルIIです。
地上の計測エリアでは、まさに轟音なのでしょう。
F-15 acoustic testing An F-15EX Eagle II zooms through the air during a flight test Oct. 31 at Eglin Air Force Base, Fla. The aircraft underwent various ground and flight acoustic testing to create a baseline noise level for use by the Department of Defense. This was the first time this type of in-depth digital acoustic sound testing was done on any F-15 model. (U.S. Air Force photo/Samuel King Jr.)
図4-1 F-15EXイーグルIIの音響試験：急上昇（地上から離れていく）
出典：EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトからの画像
音響試験：通過
下図は、「An F-15EX Eagle II zooms over an antenna of microphones」とあるので、いわゆる通過騒音の計測です。
F-15EXイーグルIIが、計測ポイント上を一定高度で通過しているのではないでしょうか。
- スタンドにマイクロホンが3個設置されています。
F-15 acoustic testing An F-15EX Eagle II zooms over an antenna of microphones during a flight test Oct. 31 at Eglin Air Force Base, Fla. The aircraft underwent various ground and flight acoustic testing to create a baseline noise level for use by the Department of Defense. This was the first time this type of in-depth digital acoustic sound testing was done on any F-15 model. (U.S. Air Force photo/Samuel King Jr.)
図5-1 F-15EXイーグルIIの音響試験：通過（その1）
出典：EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトからの画像
下図は、上図よりもさらに計測ポイントに近づいた写真です。
計測ポイントのほぼ真上を飛行しているように見えます。
写真に写っている人の服装は、いかにもアメリカ的です。
F-15 acoustic testing An F-15EX Eagle II zooms over an antenna of microphones during a flight test Oct. 31 at Eglin Air Force Base, Fla. The aircraft underwent various ground and flight acoustic testing to create a baseline noise level for use by the Department of Defense. This was the first time this type of in-depth digital acoustic sound testing was done on any F-15 model. (U.S. Air Force photo/Samuel King Jr.)
図5-2 F-15EXイーグルIIの音響試験：通過（その2）
出典：EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトからの画像
アフターバーナー使用時の音響試験
下図は、アフタバーナー使用時の音響試験の様子です。
- 等間隔にマイクロホンが設置されています。
- 機体後部に固定用のフックが取り付けられています。
- 前輪は影の位置から推測すると浮いてはいないようです。
F-15 acoustic testing Microphones record the sounds of the F-15EX Eagle II’s engines during a ground test Oct. 26 at Eglin Air Force Base, Fla. The aircraft underwent various ground and flight acoustic testing to create a baseline noise level for use by the Department of Defense. This was the first time this type of in-depth digital acoustic sound testing was done on any F-15 model. (U.S. Air Force photo)
図6-1 F-15EXイーグルIIの音響試験：アフターバーナー（その1）
出典：EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトからの画像
下図は、アフタバーナー使用時の音響試験の様子です
- 機体を固定しているフックの様子が分かります。
- 尾翼の所属表示からF-15EXイーグルIIの初号機です。
F-15 acoustic testing The F-15EX Eagle II’s afterburners light up the night during a ground test Oct. 26 at Eglin Air Force Base, Fla. The aircraft underwent various ground and flight acoustic testing to create a baseline noise level for use by the Department of Defense. This was the first time this type of in-depth digital acoustic sound testing was done on any F-15 model. (U.S. Air Force photo)
図6-2 F-15EXイーグルIIの音響試験：アフターバーナー（その2）
出典：EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトからの画像
試験後の朝
フロリダ州にある、EGLIN AIR FORCE BASEで行われた地上試験を終え、朝を迎えるF-15EXイーグルIIです。
準備はもちろん、音響試験自体も大仕事だったと推測します。
データ解析はこれからでしょうが、米国国防総省が使用する騒音のベースラインを作成するための良いデータが取れているとよいですね。
F-15 acoustic testing The sun rises on an F-15EX Eagle II after a night of ground testing Oct. 26 at Eglin Air Force Base, Fla. The aircraft underwent various ground and flight acoustic testing to create a baseline noise level for use by the Department of Defense. This was the first time this type of in-depth digital acoustic sound testing was done on any F-15 model. (U.S. Air Force photo/Samuel King Jr.)
図7-1 F-15EXイーグルIIの音響試験後の夜明け（その1）
出典：EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトからの画像
音響試験を終えたF-15EXイーグルIIの後方からの日の出です。
F-15 acoustic testing The sun rises on an F-15EX Eagle II after a night of ground testing Oct. 26 at Eglin Air Force Base, Fla. The aircraft underwent various ground and flight acoustic testing to create a baseline noise level for use by the Department of Defense. This was the first time this type of in-depth digital acoustic sound testing was done on any F-15 model. (U.S. Air Force photo/Samuel King Jr.)
図7-2 F-15EXイーグルIIの音響試験後の夜明け（その2）
出典：EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトからの画像
写真をよく見ると、F-15EXイーグルIIの機体から何か飛び出ているので、機体に直接マイクロホンを固定して計測したのかもしれません。
F-15 acoustic testing The sun rises on an F-15EX Eagle II after a night of ground testing Oct. 26 at Eglin Air Force Base, Fla. The aircraft underwent various ground and flight acoustic testing to create a baseline noise level for use by the Department of Defense. This was the first time this type of in-depth digital acoustic sound testing was done on any F-15 model. (U.S. Air Force photo/Samuel King Jr.)
図7-3 F-15EXイーグルIIの音響試験後の夜明け（その3）
出典：EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトからの画像
それにしても、人工物のない草原が広がっていますね。
F-15 acoustic testing The sun rises on an F-15EX Eagle II after a night of ground testing Oct. 26 at Eglin Air Force Base, Fla. The aircraft underwent various ground and flight acoustic testing to create a baseline noise level for use by the Department of Defense. This was the first time this type of in-depth digital acoustic sound testing was done on any F-15 model. (U.S. Air Force photo/Samuel King Jr.)
図7-4 F-15EXイーグルIIの音響試験後の夜明け（その4）
出典：EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトからの画像
F-15EXイーグルIIの音響試験の様子がEGLIN AIR FORCE BACEのWebサイトに掲載されたので、よい成果を得られたのだろうと考えています。
まとめ
米国国防総省が使用する騒音のベースライン（基準となる騒音レベル）を作成するため、EGLIN AIR FORCE BASEでF-15EXイーグルIIの音響試験が行われました。
地上だけでなく飛行中を含む様々な条件下での音響試験であり、F-15のモデルでは初めてとなった本格的な音響試験です。
EGLIN AIR FORCE BASE（米国空軍）のWebサイトの写真から、マイクロホンアレイによる多点同時計測を含め、写真を使って音響試験の様子について、以下の項目で説明しました。
- F-15EXイーグルIIの音響試験に使われたマイクロホンアレイ
- マイクロホンアレイとは
- F-15EXイーグルIIの音響試験に使われたマイクロホン
- 地上での音響試験におけるマイクロホンの配置
- 飛行中の音響試験
- 音響試験：急上昇
- 音響試験：通過
- アフターバーナー使用時の音響試験
- 試験後の朝
