基于谐波控制的旋翼桨-涡干扰噪声控制方法研究

发布时间：2020-11-10 06:39

　　 在小速度斜下降飞行过程中,直升机会产生严重的桨-涡干扰现象。作为旋翼气动噪声的重要组成部分,桨-涡干扰噪声的抑制一直以来都是具有挑战性的研究课题。本文一方面针对桨-涡干扰状态下的桨叶载荷和旋翼气动噪声计算方法进行研究,另一方面,对谐波控制方法的降噪机理和参数影响进行分析,以期寻找到有效的控制方案。本文主要进行了以下几方面的工作:作为前提和背景,本文首先阐述了本文的研究目的,对直升机旋翼尾迹分析方法、旋翼气动噪声计算方法和BVI噪声主要控制方法的国内外研究现状进行概述,指出其存在的困难与不足,提出了本文拟采用的解决方法和研究方向。本文在第二章建立了一套基于自由尾迹模型的旋翼气动载荷计算方法,用于求解桨叶表面载荷分布、尾迹形状和桨尖涡的位置。在第三章基于Farassat 1A声学时域公式,本文发展了一套适用于桨-涡干扰状态下旋翼气动噪声的计算方法,用于研究BVI噪声的分布特点和辐射特性。在第四章,对BVI噪声的产生机理进行分析,并讨论了三个因素:桨-涡垂直间距、干扰角度和桨尖涡强度对BVI噪声的影响。通过相位角、幅值和频率的扫略,选取了采用谐波控制方法降低BVI噪声的最佳方案,并分析了不同控制参数下降噪效果变化的原因。在第五章,初步研究了混合谐波控制方法,并讨论不同飞行状态参数下的BVI噪声变化。最后,对全文的内容进行总结,指出本文的创新点和不足,提出了对后续研究工作的展望。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V211.52
【部分图文】：

图 1.1 桨-涡干扰示意图预测有实验和数值模拟两种方法。实验方法结果虽然较洞要求较高，加上较为昂贵的费用和较长的研究周期制约模拟方法用于 BVI 噪声的预测。现今对旋翼气动特性研究方法和计算流体力学(CFD)方法[7]。CFD 方法虽然在计算泛的应用，但该方法对尾迹的捕捉能力不足[8]，使其对于理想，进而影响到载荷噪声的计算。此外，网格精度要求到解决。相比而言，尾迹方法立足的旋翼涡流理论，能够杂诱导流场，并对尾迹形状进行描述。同时，尾迹方法不率更高，在计算旋翼气动载荷和气动特性时更为快捷。旋翼气动噪声预测的可靠性。I 噪声的预测，从最早期的经验公式，逐步发展到现s Williams-Hawkings）方程。FW-H 方程以波动方程为基广泛的应用中，该方程的正确性和普适性得到了验证。ssat 1A（F1A）时域公式，对于低音速运动情况下的厚度

图 1.2 HART-II 旋翼的风洞试验和 IBC 控制的作动器鉴于直升机旋翼桨-涡干扰噪声在直升机飞行过程中的严重干扰，本文拟根据以下几个方展研究工作：（1）建立了一套高效的基于自由尾迹模型的桨叶气动载荷计算方法，准确模拟桨叶表面荷波动情况；（2）根据基于 FW-H 方程的声学类比方法，建立了一套适用于桨-涡干扰状态的旋翼气声预测方法；（3）分析桨-涡干扰噪声的产生机理和影响因素。进行基于谐波控制的旋翼 BVI 噪声控究，讨论不同控制参数（输入方位角、幅值和频率）对降噪效果的影响，以及采用谐波控法改变 BVI 噪声的原理；（4）初步探究混合谐波控制方法对 BVI 噪声的抑制效果。研究不同飞行状态参数对 B声的影响规律；（5）从谐波控制的降噪规律和飞行状态参数对 BVI 噪声的作用效果出发，寻求一套有利用谐波控制进行 BVI 降噪的方案。1.2 国内外研究现状

波控制（HHC）（上）和单片桨叶控制（IBC 系统的布置方式和一种最常见的 IBC 系统自动倾斜器下方，各片桨叶桨根处受到的激斜器上方，各片桨叶可分别施加激励[47]。相，但由于自动倾斜器的约束，只有有限控制能够传递到旋转机构上，这不仅限制了谐波突[48]。因此，后来研究者将目光转向作动器C 系统不仅允许按照选定的谐波频率调整桨控制功能，这大大提高了谐波控制时频率的控制的研究方法国内外大多以风洞实验与飞理论计算的对照，但由于成本经费的限制，全面的分析各类参数对气动噪声的影响。2hrttechnik GmbH（ZFL），西科斯基公司和美基全尺寸黑鹰（UH-60）直升机进行风洞实
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本文编号：2877609