[实用新型]一种用于抑制旋翼噪声的后掠桨尖开孔装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及直升机旋翼，尤其是涉及一种用于抑制旋翼噪声的后掠桨尖开孔装置。

背景技术

与固定翼飞机相比，直升机具有垂直起降、高机动性和空中悬停等优势，在军用和民用领域都得到了广泛地应用。然而直升机旋翼旋转过程中，先行桨叶产生的桨尖涡与后继桨叶碰撞后产生桨-涡干扰(Blade-Vortex Interaction,BVI)效应，导致后继桨叶的表面压强分布急剧变化，产生强烈的桨-涡干扰噪声。桨-涡干扰噪声是直升机的主要噪声源之一，对直升机的隐身性能等产生重大影响，因此，如何降低桨-涡干扰噪声是直升机旋翼降噪研究的重点和难点。

抑制桨-涡干扰噪声的措施主要是用流动控制的方法来削弱桨尖涡的强度，从而降低桨-涡干扰噪声，具体措施包括优化桨尖的形状，如采用后掠、尖削、下反等桨尖形状；加装桨尖削涡装置，如后缘扰流片、桨尖小翼、端板；以及施加控制力的方法，如高阶谐波控制、单独桨叶控制、主动襟翼控制等。优化桨尖形状和加装桨尖削涡装置的方法对抑制桨-涡干扰有一定的效果，但是没有一款能同时兼顾气动、减振和降噪性能。施加控制力的方法需要复杂的控制系统，技术实现难度大。因此，有必要进一步研究更加简便的抑制桨-涡干扰噪声的方法。

近年来，一种桨尖开孔的方法(Han Y O,and Bae H.Modification of the tip vortex by spanwise slots[J].KSAS Korean Journal,1998,27(5):1–7.)应用于矩形桨尖。研究表明通过在桨叶的前缘与桨尖端面之间开孔，两孔中间通过管道连接。当旋翼桨叶旋转时，桨叶前缘入口与桨尖端面出口之间会存在压力差，驱使气流从桨叶前缘的入口流进，再由桨尖端面的出口流出，形成连续动量射流。射流进入桨尖涡的涡核区域，促使桨尖涡在生成和早期发展时期耗散，从而减弱旋翼桨-涡干扰所引起的噪声。然而在新一代高速飞行的直升机，如阿帕奇、科曼奇等均采用后掠桨尖以推迟桨尖上激波的产生，从而减小阻力。因此，对于采用后掠桨尖的旋翼，有必要设计一种基于后掠桨尖开孔的装置来抑制桨尖涡，达到降低桨-涡干扰噪声的效果。

发明内容

本实用新型旨在提供可实现削弱桨涡干扰噪声目的一种用于抑制旋翼噪声的后掠桨尖开孔装置。

本实用新型设有直升机旋翼后掠桨尖，所述直升机旋翼后掠桨尖用于推迟跨声速激波、减小气动阻力；所述后掠桨尖设有开孔装置，所述开孔装置用于削弱桨涡干扰噪声；所述开孔装置设有桨尖前缘进气孔、桨尖端面吹气孔、连接管道，所述桨尖前缘进气孔与桨尖端面吹气孔均为圆孔，桨尖前缘进气孔与桨尖端面吹气孔分别设于桨尖前缘和桨尖端面；在桨尖前缘处切线与前缘来流同向，在桨尖端面处切线与端面垂直，在旋翼内部几何过渡设计。

所述连接管道分别采用椭圆形方程和圆形方程加直线段两种方法进行设计。

本实用新型通过在旋翼的后掠桨尖上设置孔的形状、大小、数量、间距、管道形式来将桨叶前缘气流引入桨尖端面，以实现削弱桨涡干扰噪声的目的。

本实用新型的优点如下：

本实用新型采用后掠桨尖开孔装置来抑制直升机旋翼旋转过程中，桨涡干扰所产生的噪声属于被动流动控制，本实用新型提出的桨尖开孔装置，能够让翼型前缘的气流更多地流入管道，并且使气流垂直于桨尖端面射出，大大削弱桨尖涡的强度，从而降低旋翼桨-涡干扰噪声。此外，本实用新型结构简单，实现方便，不需要额外复杂的控制系统，降噪效果显著，是一种很有潜力的旋翼噪声抑制方案。

附图说明

图1为直升机旋翼后掠桨尖开孔示意图。

图2为椭圆形管道连接示意图。

图3为椭圆形连接管道开孔定位图。

图4为圆形连接管道示意图。

图5为圆形连接管道开孔定位图。

具体实施方式

本实用新型选取直升机旋翼1为研究对象。如图1所示，本实用新型所用直升机旋翼1具有后掠桨尖2。所述后掠桨尖2具有开孔装置8。所述开孔装置8包括桨尖前缘进气孔4、连接管道5以及桨尖端面吹气孔6。为设计后掠桨尖开孔装置，本实用新型共分为以下三步：