基于谐波控制的旋翼桨-涡干扰噪声控制方法研究

论文摘要

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。

论文目录

摘要

abstract

注释表

缩略词

第一章绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 旋翼气动特性分析方法研究进展

1.2.2 旋翼气动噪声分析方法研究进展

1.2.3 桨-涡干扰噪声控制方法介绍

1.3 本文主要研究内容

第二章适用于桨-涡干扰状态的尾迹计算方法

2.1 引言

2.2 自由尾迹模型的建立

2.2.1 Weissinger-L模型

2.2.2 桨尖涡卷起模型

2.2.3 单根尾迹涡线的主动控制方程

2.2.4 空间节点诱导速度求解方法及涡核修正模型

2.2.5 桨叶环量的求解

2.2.6 尾迹位置的求解与更新

2.3 桨叶剖面气动系数的求解

2.4 旋翼的配平

2.4.1 桨叶挥舞模型

2.4.2 旋翼的配平分析

2.4.3 旋翼自由尾迹方法计算流程

2.5 算例验证

2.5.1 桨尖涡几何位置验证

2.5.2 尾迹形状验证

2.5.3 桨叶表面弦向压力系数分布计算验证

2.6 本章小结

第三章前飞时旋翼BVI噪声的计算方法

3.1 引言

3.2 旋翼气动噪声计算方法

3.2.1 基于FW-H方程的声学类比方法

3.2.2 观察时间下厚度噪声与载荷噪声的求解（Farassat 1A公式）

3.3 算例验证与噪声产生机理分析

3.3.1 AH1-OLS旋翼算例

3.3.2 HART-II旋翼算例

3.4 时间步进对计算精度的影响

3.5 涡核模型对计算精度的影响

3.6 本章小结

第四章谐波控制的主动降噪机理及控制参数的影响分析

4.1 引言

4.2 桨-涡干扰噪声产生机理和影响因素分析

4.3 开环控制参数对旋翼BVI噪声的影响研究

4.3.1 三阶谐波控制算例验证

4.3.2 输入相位的影响

4.3.3 输入幅值的影响

4.3.4 输入频率的影响

4.4 谐波控制的主动降噪机理分析

4.5 混合谐波输入的降噪效果研究

4.6 本章小结

第五章飞行状态参数对谐波控制的影响研究

5.1 引言

5.2 飞行状态参数对谐波控制降噪效果的影响

5.2.1 前进比的影响

5.2.2 斜下降角度的影响

5.3 本章小结

第六章总结与展望

6.1 研究内容总结

6.2 研究的创新点

6.3 后续工作与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 顾灏冰

导师: 史勇杰

关键词: 直升机,自由尾迹方法,旋翼气动噪声,桨涡干扰噪声,谐波控制

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,航空航天科学与工程

单位: 南京航空航天大学

分类号: V211.52

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.001900

总页数: 84

文件大小: 3026K

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