旋翼桨尖几何形状对旋翼气动噪声影响的定量计算分析

采用CFD与计算声学相结合的Euler Kirchhoff方法对UH-1H直升机旋翼跨声速悬停流动的远场噪声进行定量计算,并将计算结果与实验值进行比较,验证了Euler Kirchhoff方法的正确性.然后以UH-1H直升机旋翼为基准旋翼,定量计算了对桨尖旋翼翼型厚度、旋翼尖削度、后掠角进行变化后的旋翼悬停流场的远场噪声,分析了旋翼桨尖几何形状对噪声的影响.得出结论:降低桨尖翼型厚度、浆尖尖削、浆尖后掠均可以降低噪声峰值.     

AS350B2直升机飞行噪声的试验研究

中国航空研究院和德国宇航院合作开展直升机噪声研究,选择一架AS350B2直升机在哈尔滨平房机场进行了噪声测量。介绍了这次飞行试验的设备和试验方法,列出了全部十个试验飞行状态的暴露噪声级,并对试验直升机起飞爬升、水平飞行和下滑飞行时的噪声信号进行了频谱分析及小波分析。结果表明:试验直升机在起飞爬升和下滑飞行时的噪声水平较高,起飞爬升时噪声主要来自尾桨,下滑飞行时噪声主要来自旋翼的桨涡干扰,而且在直升机以中等飞行速度和大约6°的下滑角飞行时最为严重,并且桨涡干扰噪声指向前行桨叶一侧。     

亚音主旋翼的噪声预测和声隐身分析

本文介绍了基于FW-H方程的亚音主旋翼噪声预测方法,并在螺桨噪声预测程序基础上发展了主旋翼噪声预测程序。本文采用商用CFD软件FINE／TURBO模拟直升机旋翼流场,为噪声预测程序提供所需要的桨叶表面载荷,并用算例验证了载荷数据的准确性和噪声预测程序的有效性。本文计算和讨论了亚音悬停条件下的辐射噪声,并重点分析了不同形状桨叶对辐射噪声的影响,结果表明采用合理的薄翼型叶尖、尖削叶尖及线性扭转桨叶都可以降低辐射噪声,为通过改变桨叶形状降低旋翼辐射噪声提供了合理途径。     

共轴双旋翼悬停状态气动噪声特性分析

结合CFD(Computational fluid dynamics)方法和FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程,建立了一套适合于悬停状态下共轴刚性双旋翼气动噪声特性计算方法。为了准确模拟共轴旋翼流场的涡干扰现象和非定常特性,基于运动嵌套网格技术与双时间推进方法,采用积分形式的可压雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程作为双旋翼非定常流场求解控制方程,湍流模型选用Baldwin-Lomax模型。通过Farassat 1A公式计算双旋翼气动噪声特性,每个声源微面的位置和载荷信息直接从桨叶表面网格中获取。然后,对水平面内和竖直面内观测点处共轴双旋翼厚度噪声、载荷噪声和总噪声的声压时间历程和频谱特性做了细致对比。模拟结果表明:上旋翼和下旋翼反向旋转的特点对声压时间历程影响显著,不同方向观察点的声压波形峰值对应的相位不同;共轴旋翼流场中存在的文丘里效应、桨-涡干扰现象以及下洗流的作用使得桨叶气动载荷呈现明显的非定常特征,导致共轴双旋翼的载荷噪声辐射强度较大;在低频段,总噪声受厚度噪声主导,而在高频段则受载荷噪声主导。      

直升机旋翼挥舞、摆振的激光动态测试系统

提出一种直升机旋翼挥舞、摆振角的动态测试系统。在直升机桨毂安装与旋翼同步旋转的三叉件 ,每个三叉件悬臂上装有光学三角位移传感器和线阵 CCD位移传感器 ,实现了动态测量直升机旋翼桨叶的挥舞和摆振角。为保证系统在恶劣条件下正常工作 ,系统采用了加装干涉滤光片、L D调制技术和自动增益控制电路等一系列技术措施。最后给出了实验结果。由位移 -角度转换和传感器自身的非线性引起的误差用若干静态标定点为节点插值的方法修正。得到较高精度的测试曲线     

水下对转桨无空化噪声调制理论分析与试验研究

水下对转桨无空化噪声由流场-桨叶相互作用引起,调制特性是水下对转桨无空化噪声的重要特征,本文研究了水下对转桨无空化辐射噪声调制机理。首先利用广义声类比方法得到了无空化条件下水下对转桨的远场声压谱,建立了水下对转桨无空化噪声的调制模型,然后数值仿真了模型对转桨无空化噪声的功率谱和调制谱,最后在空泡水筒中进行了模型对转桨的无空化噪声测量试验,数值仿真结果和试验验证了调制模型的准确性。该模型对于水下对转桨无空化噪声调制特性预报及目标识别具有重要价值.      

风向对甲板直升机旋翼流场结构的影响

采用数值模拟方法对船体与直升机旋翼的复合流场进行求解,研究了不同风向时复合流场的流线形态与湍动能分布、旋翼桨叶表面静压分布与旋翼升阻特性.数值模拟的正确性由缩比船模风洞试验验证.研究结果表明:旋翼流场与船体流场间存在相互干扰;侧风会增大复合流场的湍流范围,加剧旋翼周围流场的湍流强度和旋翼桨叶的挥舞振动;右舷15°风向条件不利于直升机的甲板悬停.     

旋翼尾流时空发展二维速度场的实验研究

旋翼作为直升机的主要升力和操纵部件, 具有复杂的流场结构, 如非定常性, 桨-涡干扰和桨尖涡等, 导致旋翼流场研究十分困难. 针对这一问题, 结合锁相技术和粒子图像测速(particle image velocimetry, PIV)技术开展了悬停状态下旋翼流场的实验研究, 并通过本征正交分解(proper orthogonal decomposition, POD)提取主要含能模态, 刻画流场时空演化. 结果显示, 旋翼尾流发展过程中向旋转轴靠近, 二维流场结构呈现倒三角结构, 即扩展到三维流动中会呈现倒锥型结构的特性; 通过POD进行含能模态分析, 旋翼尾流中对湍动能贡献最大的为桨叶涡结构, 其次是桨尖涡结构.      

单叶片桨噪声相移叠加法预报多叶片船舶螺旋桨非空化低频噪声

单个桨叶噪声预报螺旋桨非空化噪声可显著降低计算耗时,本文联合URANS和声类比方程对该方法进行验证,并对螺旋桨噪声的时域特征进行分析。首先计算均匀流中E779A螺旋桨的声辐射,揭示了桨叶上声压分布及测点声压信号的典型周期特征,采用单个叶片噪声相移叠加(简称"单叶片方法")预报螺旋桨噪声的结果,与对螺旋桨所有叶片积分的计算结果吻合良好,验证了均匀流中单叶片方法的可行性。将该方法应用于潜艇伴流场中无侧斜和大侧斜螺旋桨噪声辐射计算,预报结果与所有叶片积分的结果吻合较好,验证了非均匀流场中单叶片方法的可行性,说明单叶片相移叠加法预报螺旋桨普遍进流条件下的辐射噪声是可行的。研究结论也可为对转桨、泵喷等噪声预报提供参考。      

基于CFD/Kirchhoff方法的直升机旋翼高速脉冲噪声模拟分析

将三阶迎风格式(MUSCL)与通量差分裂方法相结合,以改进二阶中心差分格式导致较大尾迹数值耗散的不足,建立了基于N-S方程和嵌套网格技术的旋翼流场求解方法,提高了CFD/Kirchhoff方法中流场信息计算的准确性.在流场求解的基础上,提出了一种谐波展开分析方法,基于该方法,Kirchhoff公式中的被积函数可解析表达,从而简化了获得Kirchhoff公式中被积函数的插值方法,提高了插值效率和精度.用上述方法对旋翼跨音速流场的高速脉冲(HSI)噪声进行了预测,计算结果与实验数据一致;同时对高速脉冲噪声在不同桨尖马赫数时和不同方向观测点上的特点进行了计算和分析.结果表明:旋翼高速脉冲噪声具有很强的指向性,在桨盘平面内噪声最大,在桨盘下方,随着与桨盘平面的夹角增加,噪声的脉冲迅速减弱.