《直升机悬停时旋翼厚度噪声的近似分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直升机悬停时旋翼厚度噪声的近似分析（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2 8 卷第5 期 2 0 0 9 年1 0 月声学技术T e c h n i c a lA c o u s t i c sV 0 1 2 8 ，N o 5P t 2O c t 2 0 0 9直升机悬停时旋翼厚度噪声的近似分析李东红1 2 ，杨亦春1( 1 中国科学院声学研究所，北京。1 0 0 0 8 0 ；2 太原科技大学电子信息工程学院，太原0 3 0 0 5 1 )A p p r o x i m a t ea n a l y s i so ft h i c k n e s sn o i s eo fh e l i c o p t e rr o t o ri n h o v e rL
2、ID o n g h o n 9 1 2 , Y A N GY i c h u n l1 I n s t i t u t e o f d c o 船t i c s ，C h i n e s e A c a d e m y o S c i e n c e s 8 e # i “9 1 0 0 0 8 0 C h i n a ；2 I n s t i t u t e o f E l e c t r o n i c s , T a 枷a n U n i v 蹦s 时o S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y T a i y u a n0 3 0 0 5 1 2
3、 , C h i n a )I 引言直升机作为一种重要的交通工具广泛应用的同时，其飞行噪声也越来越为人们所关注。直升机的旋翼是直升机的主要噪声源。对于直升机的旋翼噪声，通常可分为厚度噪声、载荷噪声、B V I 噪声等。本文重点分析厚度噪声的近似估算方法。对于厚度噪声的估算一般采用基于F W - H 方程的F o r m u l a t i o n1 或F o r m u l a t i o n1 A 公式求解。文献【l 刃将旋转的旋翼简化成一个桨盘，通过对消失球与桨盘交线上的函数积分及微分运算从而得到厚度噪声，文献 3 1 通过对桨叶表面进行网格划分，将桨叶表面沿展向和弦向分成若干微段，取各段
4、的中心值进行数值计算得到厚度噪声。上述两种方法计算繁复，不利于工程上的快速计算。本文旨在提出一种简单且易于实现的厚度噪声分析方法，可以对直升机旋翼的厚度噪声作出近似分析，为直升机的降噪研究提供有益的指导。2 旋翼厚度噪声的等效处理方法传统的旋翼的厚度噪声的理论模型可写为【4 5 】广1 p “f ) = 去昙J J l 粕l 州们( 1 )该模型需要在桨叶表面划分微元，然后进行曲面积分，计算过程复杂，为此提出下述简化模型。由于旋翼的厚度噪声主要来自子桨尖部分，因此在近似处理时，将旋翼的桨尖分成两个部分，其中一部分等效处理为一个正声源而另一部分等效成一个负声源，如图1 所示。作者简介：李东红(
5、1 9 7 8 ) ，男，山西大同，汉，博士研究生，讲师，研究方向为噪声控制，电子技术； 通讯作者；李东红，E m a i hL i d h m a i l i o a a c 锄图l正负声源等效处理示意图【4 埘F i g 1S i m p l es o l l r c 4 ：a n ds i n kr c p r e s 饥t a t i o no f t h i c k n e s sn o i s e点v = ? R一一。一一一严淞! 点一弋砂F i g 2L o c a t i o no f n o i s y $ o t l r a n do b s e r v e r在空间中某一
6、点( 观察点x ) 产生的声压应为 两个声源独立作用时的声压之和。由式( 1 ) ，根据积分的中值定理，总可以在桨尖上找到一点玎，使 下式成立p b 力= 去昙粕卜，4z斟揣r(v)O塔 f( 2 ) & l一蜂( 玎) )l ，、。式中v n 表示微元在表面法线方向上的速度。根 据上式( 2 ) 可以将桨叶表面同一个部分内所有微元 产生的声音作用等同予一个微元所产生的声音。为 方便分析计算，取d R = l ，S = 2 n C d R 4 。由于v 痧R ， 则旋翼正声源的最大值为p 伽) + ；石1 矶aV 而P o v ( r ? ) - s f：上旦l 鱼鲣三c d Rl 4 z 西
7、L , - ( 1 一M ) 2J ，声学技术2 0 0 9 燕其中，C 为旋翼桨叶的弦长，为旋翼的角速度：R 为旋翼的半径。根据前文所述，当旋翼被分成两个部分时，则旋翼产生的声音可看作这两部分对应的两个最大声源的叠加和，因此空间中某一点的声压应为下式：p 。( 列) 。去云 p ：+ p ： f( 4 )其中p + 和p 分别对应正声源和负声源的声压值。对上式( 4 ) 进行微分计算时，可采用具有o ( A t 4 )精度级的中心差分算法。另外，两个声源所产生的声音到达空间中某一点存在时间上的先后，这个时间差记为甸，分析可知H ： 吒焘( 5 )吒瓦磊州观察点X ，其接收声音的时刻t 与声源
8、点Y 发射声音的时刻t 二者之间应满足：观察点在t 时刻接收到的声音是声源点在t 时刻所发出。如式( 6 ) ：g = f f + r ( x ，y ( 玎，r ) ) c = 0( 6 )其中，r 表示声源点和观察点之间的距离，且I ，i = lx - yJ ，如图2 所示。方程( 6 ) 的解可以通过牛顿迭代法计算得到。；：t l j 一图5c 毫町0 4 5 。舻5 0 时观累点工的噪声F i g 5s o u n dp r 髓s u 陀o f o b s e r v c r ( xp o i n t ) w i t hc - - - 0 0 4 5 ，t o = 5 0当R = 6 m
9、 ；o o = 5 0r a d s ；c = O 0 4 5m 时，旋翼产生的厚度噪声如图5 所示，同图3 比较，转速增大，旋翼厚度噪声也增大。旋翼弦长对噪声的影响表现为对正声源和负声源的时间间隔的大小，以及旋翼排开空气的总量。通过上述分析，可知旋翼的厚度噪声预旋翼的几何尺寸密切相关，弦长增大，噪声亦增大；旋翼悬停时产生的噪声与旋翼的转速有关，转速增大，噪声亦增大。4 结论本文对悬停状态下直升机的旋翼厚度噪声进行了理论分析和仿真计算，文中采用的方法简单易行，具有较好的工程应用价值。 3 不同弦长和转速下旋翼厚度噪声的参考文献：对比对于直升机旋翼，分析时考虑两个正负声源同时作用，当R = 6
10、m ；= 3 7 7 r a d s 时；若e = 0 0 4 51 1 1 ，则旋翼产生的厚度噪声如图3 所示，若e = 0 0 9m ，则旋翼产生的厚度噪声如图4 所示。”- i 一_ ：；j j 0jI ：7 J：_ i 一：一：。- 一一一j 一。l：i j ：? f-JlI： j：j? l f r 分u 瘤扣矗 1图3c 卸0 4 5 ，；3 7 7 时观察点工的噪卢F i g 3s o u n dp r e s s u r eo f o b s c r v c g xp o i n t ) w i t hc = 0 0 4 5 舻3 7 7。= l _ = _ ，_ ；= ：_ =
11、 14 ：i? 一 ：f l# I ? 一I I ，m ：- = 一f j 一= 时一：j ：一- ：jjj，jj 一：一：jj 】图4o f 0 0 9 z3 7 7 时观察点x 的噪声F i g 4s o u n d p r e s s u 舱o f o b s e r v e r ( x p o i n t ) w i t hc = 町0 9 炉3 7 7对比图3 和图4 可知，其他情况保持不变时，随着弦长的增大，旋翼的厚度噪声也增大。【l 】1F _ F a r a s s a t T h e o r yo fN o i s eG e n e r a t i o nf r o mM o
12、 v i n gB o d i e sw i t hA nA p p l i c a t i o nt oH e l i c o p t e rR o t o r s ，N A S AT e c h n i c a lR e p o r t ，1 9 7 5 【2 】乔渭阳，唐狄毅消失球方法及其对旋翼厚度噪声的分析研究 J 】航空学报，1 9 9 7 ；1 8 ( 1 ) ：7 1 - 7 4 Q I A O 彤Z T A N GD rS t u d yo ft h et h i c k n e s sn o i s eo fh e l i c o p t e rr o t o r sb a
13、s e do nt h ec o l l a p s i n gs p h e r em e t h o d J A e t aA e r o n a u t i c ae tA s t r o n a u t i c aS i n i c a , 1 9 9 7 ；1 8 ( 1 ) ：7 1 - 7 4 E 3 】段广战，陈平剑直升机旋翼厚度噪声研究【J 直升机技术，2 0 0 7 ，1 ：6 1 0 D U A NG Z 。C H E NP J R e s e a r c ho fh e l i c o p t e rr o t o rt h i c k n e s sn o i s e
14、 J H e l i c o p t e rt e c h n i q u e 2 0 0 7 ，l ：6 - 1 0 【4 】H a r v e yH H u b b a r d A e r o a e o u s t i c so fF l i g h tV e h i c l e s T h e o r ya n dP r a c t i c e ，V o l u m el ：N o i s eS o u r c e 【M A c o u s t S o c A m ，1 9 9 5 f 5 】F F a r a s s a t D e r i v a t i o no fF o r m u l a t i o n sla n dIAo fF a r a s s a t ，N A S AT e c h n i c a lR e p o r t 2 0 0 7
