[发明专利]一种旋翼悬停状态气动噪声工程估算方法

说明书

本发明属于空气动力学气动噪声技术领域，公开了一种旋翼悬停状态气动噪声工程估算方法。所述方法包括：S1，确定噪声传播距离与平均声压的平方的函数关系；S2，确定旋翼拉力系数与平均声压的平方的函数关系；S3，确定桨尖马赫数与平均声压的平方的函数关系；S4，确定旋翼噪声指向性与平均声压的平方的函数关系；S5，根据S1‑S4的函数关系，确定平均声压的平方与噪声传播距离、旋翼拉力系数、桨尖马赫数、旋翼噪声指向性的关系，所述平均声压的平方用来表征旋翼悬停状态下的气动噪声。根据旋翼悬停状态的基本状态参数计算获得不同状态和位置测点处的噪声水平，能够为数值计算和试验结果判别提供必要的验证方法支撑。

技术领域

本发明属于空气动力学气动噪声技术领域，尤其涉及一种旋翼悬停状态气动噪声工程估算方法。

背景技术

噪声水平高是直升机的突出问题之一，高强度的、复杂的气动噪声会显著降低直升机的声隐身性能，从而容易被敌人探知；对于民用直升机而言，噪声问题严重影响航迹附近人们的生活环境，造成噪声污染。此外，对于直升机不同飞行状态而言，其声源特性和辐射特性也不一样。因此，如何预测不同飞行状态下直升机旋翼的气动噪声水平已成为研究直升机噪声问题的关键前提。

悬停状态是直升机特有的运转状态。旋翼悬停状态噪声主要成分包括宽频噪声和旋转噪声。宽频噪声，或者称为涡流噪声是桨叶上力的随机脉动所产生的高频声音；旋转噪声则是由于旋翼旋转运动，从而周期性地排开周围空气和与空气发生周期性的脉动力的作用所引起的，它是一种集中在桨叶通过频率及其倍频上的离散谱声信号。

对于直升机悬停状态噪声预测，目前多采用求解FW-H方程的F1A方法，将旋翼气动载荷作为输入，通过求解三维非线性声波动方程计算获得不同位置测点的噪声水平。其中关键在于旋翼气动载荷的计算求解，由于噪声求解过程中作了诸如小扰动等假设，并且未考虑声传播对流场特性的影响，因此往往与实际试验结果存在一定误差；且由于网格量和数值迭代的原因，导致噪声计算效率较低。

发明内容

本发明的目的：针对上述问题，本发明提供了一种可以用于旋翼悬停状态气动噪声快速计算的适用于工程实际的旋翼悬停噪声估算的方法，从而能够根据旋翼悬停状态的基本状态参数计算获得不同状态和位置测点处的噪声水平，能够为数值计算和试验结果判别提供必要的验证方法支撑。

本发明的技术方案：

一种旋翼悬停状态气动噪声工程估算方法，所述方法包括：

S1，确定噪声传播距离与平均声压的平方的函数关系；

S2，确定旋翼拉力系数与平均声压的平方的函数关系；

S3，确定桨尖马赫数与平均声压的平方的函数关系；

S4，确定旋翼噪声指向性与平均声压的平方的函数关系；

S5，根据S1-S4的函数关系，确定平均声压的平方与噪声传播距离、旋翼拉力系数、桨尖马赫数、旋翼噪声指向性的关系，所述平均声压的平方用来表征旋翼悬停状态下的气动噪声。

本发明技术方案的特点和进一步的改进为：

(1)S1，具体为：

旋翼悬停状态下，在不同测点处测得对应的声压级；不同测点到声源的距离不同；

根据不同测点处测得对应的声压级，得到平均声压的平方与测点到声源的距离的平方成反比。

(2)S2，具体为：

旋翼悬停状态下，在不同旋翼拉力系数状态下在固定的测点处进行噪声测量，得到旋翼拉力系数实度与平均声压的平方呈二次多项式关系。

(3)S3，具体为：

旋翼悬停状态下，给定旋翼拉力系数实度，得到平均声压的平方随桨尖马赫数的6次方变化的关系。