[发明专利]一种用于提高涡桨飞机防冰板声学性能的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机结构声学设计领域，具体涉及一种防冰板的设计方法。

背景技术

涡桨飞机在飞行过程中，螺旋桨高速旋转，会产生巨大的线谱噪声和气流脉动，击打在机身蒙皮上，严重影响飞机舱内的声学环境，破坏坐乘舒适性。根据已有研究成果表明，螺旋桨噪声主要通过螺旋桨平面对应的机身侧壁区域传递至舱室内部，影响舱内坐乘舒适性。

在现有国产涡桨飞机防冰板设计中，通常在机身外部、螺旋桨平面对应区域，对称地附加一层蒙皮，来防止螺旋桨甩冰损伤机身结构；附加蒙皮由外层金属蒙皮和内部阻尼橡胶组成，利用气密螺栓固定在飞机机身外部。此种防冰板不能兼顾在防止螺旋桨甩冰击伤机身结构的同时，有效衰减螺旋桨噪声向舱室内的传播，因此具有一定局限性。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，提高涡桨飞机防冰板结构声学性能，实现新设计的防冰板结构兼顾客舱噪声控制和防止机身结构冰击损伤的功能，本发明提供了一种低气动声、高隔声量、易于更换、环境适应性高的防冰板结构设计方法，包括如下步骤：

步骤1、依据原有飞机防冰板面板的设计方案进行抗冰击面板选型；

步骤2、根据材料吸声系数方法和隔声性能测试方法测试待选材料的声学性能，并根据待选材料的吸声系数和隔声性能，选取防冰板的声学内芯；

步骤3、根据声学内芯材料厚度及抗冰击面板厚度，确定防冰板厚度，并依据防冰板厚度，利用气动计算声学软件计算防冰板自激噪声，在此基础上，通过修改气动封边的长度，计算不同气动封边设计下防冰板的气动噪声；

步骤4、在所述步骤3的基础上并根据螺旋桨实测噪声确定防冰板封边长度；

步骤5、根据螺旋桨安装位置及旋转方向确定防冰板的安装位置和安装方式；

步骤6、通过步骤5中确定的防冰板安装位置以及机身两侧外形特征确定防冰板结构形状。

优选的是，还包括在防冰板垂直于航向的下部封边上，设置“T”型导流槽以及对防冰板进行性能测试。

在上述任一方案中优选的是，在所述步骤1中，包括对材料或结构改变的面板开展面板结构的冰击实验或冰击计算模拟来满足抗冰击的要求。

在上述任一方案中优选的是，在所述步骤2中，选择螺旋桨1阶频率上总隔声量最大材料作为声学内芯。

在上述任一方案中优选的是，在所述步骤2中，选择螺旋桨1阶频率上吸声最大的材料作为声学内芯。

在上述任一方案中优选的是，在所述步骤3中，首先根据已选抗冰击面板厚度和声学内芯厚度，确定出新设计防冰板的总厚度，其次，利用CFD+CAA的方法计算与防冰板厚度相等的凸台在气流条件下的气动噪声，再次，在上述计算模型中在凸台迎风方向增加气动封边，计算增加气动封边后防冰板的气动噪声，重复上述步骤，计算出不同封边长度对应的气动噪声，得出封边长度与自激噪声的曲线。

在上述任一方案中优选的是，在所述步骤4中，根据螺旋桨实测噪声大于带气动封边的防冰板自激噪声计算结果25dB以上来确定防冰板封边长度。

在上述任一方案中优选的是，在所述步骤5中，防冰板的安装位置，分为沿飞机航向和垂直飞机航向，在沿飞机航向上，防冰板中心安装在螺旋桨平面对应的机身位置，跨度为1个框，在垂直于飞机航向上，防冰板覆盖螺旋桨叶尖外圆切线与机身相交所的所有区域，其中，当飞机两个螺旋桨为同向旋转时，其螺旋桨叶尖外圆切线与机身相交所的区域在机身左右两侧非对称。

在上述任一方案中优选的是，在所述步骤6中，包括根据步骤4重新设计开口处气动封边。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是按照本发明用于提高涡桨飞机防冰板声学性能的设计方法中一优选实施例的防冰板结构气动封边外形示意图。

图2为图1所示实施例的防冰板结构安装示意图。

其中，1为防冰板，2为壁板，3为螺栓孔，4为法兰环，A为防冰板左侧封边形式，B为防冰板右侧封边形式，H为防冰板厚度，L为防冰板封边长度。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。