[发明专利]一种基于射流的降低旋翼噪声的方法及系统

说明书

本发明公开一种基于射流的降低旋翼噪声的方法及系统。该方法包括：获取直升机的旋翼参数和工作参数；获取观测点处的第一旋翼厚度噪声特性；获得所述观测点处的多个第二旋翼厚度噪声特性；确定目标函数，所述目标函数为使得所述观测点的降噪区域面积最大的函数；根据所述目标函数，确定施加外力的分布位置；根据声场对消方法，确定所述外力的数值；采用CFD数值模拟方法确定射流参数与外力的函数关系；根据所述射流参数与外力的函数关系及所述外力的数值，确定所述分布位置的射流参数；根据所述射流参数对所述分布位置处施加射流，以降低直升机的旋翼噪声。本发明提供的方法及系统，可以显著增加旋翼厚度噪声的降噪区域面积，提高降噪效果。

技术领域

本发明涉及直升机领域，特别是涉及一种基于射流的降低旋翼噪声的方法及系统。

背景技术

随着直升机在军用领域和民用领域的广泛应用，直升机噪声辐射严重的缺点越来越引起人们的重视，已成为直升机设计过程中需要着重考虑的问题。旋翼噪声是直升机噪声中影响最重要的部分，按形成原理可分为厚度噪声、载荷噪声、桨-涡干扰噪声和高速脉冲噪声等。其中，旋翼厚度噪声主要沿桨盘平面向外传播，且低频成分多，因而厚度噪声具有衰减慢、传播远的特性，当直升机前飞时，桨盘平面前倾，使得旋翼厚度噪声成为远场噪声的主要构成，对于军用直升机来说是影响声隐身性能的关键因素。

在过去的数十年间，国内外研究人员针对旋翼气动噪声的降噪开展了一系列研究。一些研究者通过对旋翼的优化设计，如降低旋转马赫数、改变桨叶外形设计(桨尖后掠、桨叶尖削或薄翼型)等，在一定程度上降低了旋翼噪声，但存在以下缺点：1)在降低噪声的同时也影响到旋翼的气动性能，需要在噪声和性能设计之间进行折衷；2)没有针对性地进行旋翼厚度噪声降噪，导致厚度噪声的降噪效果较差；3)这种被动噪声控制方法还存在着对于不同飞行状态的适应性问题，不能实现全包线飞行状态下的直升机降噪。主动控制方面，主要集中于旋翼桨-涡干扰噪声的控制，关于旋翼厚度噪声降噪现有的方法采用单独的桨尖外力进行旋翼噪声的对消降噪，只能实现单独控制点的噪声降低，降噪区域面积小，总体降噪效果差，难以达到实际飞行中的降噪需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于射流的降低旋翼噪声的方法及系统，以提高降低旋翼噪声的区域面积，以提高降噪的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于射流的降低旋翼噪声的方法，所述方法包括：

获取直升机的旋翼参数和工作参数；

根据所述旋翼参数和所述工作参数获取观测点处的第一旋翼厚度噪声特性；所述第一旋翼厚度噪声特性为无外力条件下直升机的旋翼厚度噪声特性；

获得所述观测点处的多个第二旋翼厚度噪声特性；不同的第二旋翼厚度噪声特性为在直升机桨叶端部、四分之一弦线处的不同位置施加外力后所述观测点处的旋翼厚度噪声特性；

确定目标函数，所述目标函数为使得所述观测点的降噪区域面积最大的函数；

根据所述目标函数，确定施加外力的分布位置；

根据声场对消方法，确定所述外力的数值；

采用CFD数值模拟方法确定射流参数与外力的函数关系；所述射流参数包括射流速度、喷射面积和展/弦向位置；

根据所述射流参数与外力的函数关系及所述外力的数值，确定所述分布位置的射流参数；

根据所述射流参数对所述分布位置处施加射流，以降低直升机的旋翼噪声。

可选的，所述获取直升机的旋翼参数和工作参数，具体包括：

获取所述直升机的旋翼翼型、旋翼半径、旋翼根切、桨叶扭度、桨叶弦长和桨叶片数；

获取所述直升机的桨尖马赫数和旋翼总距。