[发明专利]直升机减速箱支架的有源噪音控制装置

说明书

本发明一般涉及有源噪音控制装置，更具体的说，涉及一种直升机减速箱支架的有源噪音控制装置，用于把直升机座舱内不希望有的噪音降低到最小限度。

直升机运转时的一个主要的问题是内部噪音。虽然在直升机运转时存在着大量的产生噪音的振动，例如，主旋翼部件、主减速箱、发动机、尾旋翼部件、液压装置、空气动力学方面的力等等，但是，主减速箱所产生的高频结构性振动对于在驾驶室和/或座舱中的内部噪音的音响作用最大。

在Sikorsky飞机公司的S-92TM直升机中(S-92^TM是Sikorsky飞机公司的商标)，上述主减速箱包括三级减速齿轮：第一级用于各发动机的输出，包括输入和输出伞齿轮；第二级包括两个驱动一个主伞齿轮的驱动小伞齿轮；最后一级包括叠加起来的组合行星齿轮系，它有许多与中心齿轮啮合的主行星齿轮，和许多与一个固定齿环啮合的二级行星齿轮(关于S-92直升机的主减速箱工作过程的更详细的描述请见授予Kish，又转让给联合技术公司的美国专利No．5，472，386“直升机的改进了的动力传递系统用的叠加式组合行星齿轮系”)。

从主减速箱发出来的高频振动通过主减速箱的支承构件传递给直升机的骨架结构，引发了许多骨架结构自然振荡模式的振动反应。这些振动反应激发了驾驶室和/或座舱的音响强度的自然振荡，在直升机的驾驶室和/或座舱内产生了巨大的噪音。

在正常运转时，S-92直升机的控制驾驶室和/或座舱中噪音的主要来源是由叠加的组合行星齿轮系中二级行星齿轮与固定的齿环之间齿的啮合所产生的高频振动。如图1所示，由S-92直升机的主减速箱的第一级和第二级减速齿轮所产生的振动，以及由主行星齿轮与中心齿轮之间齿的啮合而造成的振动，所产生的是极高的频率2、4A、4B(高于1000Hz)，在座舱和/或驾驶室里所产生的噪音，相对于由二级行星齿轮与固定齿环之间的齿的啮合而产生的噪音(这种噪音发生在大约105％Nr，687．7Hz的基本频率6处，并且可在90％，618．9Hz与105％Nr，722．1Hz之间变化)来说要小得多。具体地说，由于二级行星齿轮与固定齿环之间的齿的啮合而引起的高频振动而在座舱和/或驾驶室里产生的噪音正好落在妨碍说话的范围内，因而使得这种噪音不堪忍受。

这种噪音一般不能有效地依靠驾驶室和/或座舱内部的被动型噪音处理方式来抑制。被动的处理方式，例如吸音板或吸音毯，对于频率很高的噪音可能有一部分效果，而对于频率在300-1000Hz范围内的噪音则不太有效。此外，由于使用这种吸音板或吸音毯而造成的重量上的负担还会影响直升机的性能。

另一种被动的处理技术是在主旋翼部件/主减速箱与飞机骨架结构之间使用振动隔离装置。这种振动隔离装置由于其固有的柔软性，只把产生噪音的高频振动的减小了部分传递给直升机的骨架。但是，这种振动隔离装置必须设置在直升机的主要负载的路径上，而在稳定的飞行载荷下减速箱的挠曲可能会使高速的从发动机到传动装置的传动轴弯曲，而这可能对轴的可靠性产生有害的影响，并且还可能在飞行控制系统中引入错误的命令。

在授予Yoerkie等人，以后又转让给联合技术公司的美国专利No．5，310，137“直升机的有效噪音控制装置”(下面称为“‘137专利”)中，公开了一种用于直升机的有效噪音控制装置，它能够有效地在减速箱/飞机骨架的界面上消除一种或多种从减速箱产生的高频振动，从而大大降低了直升机内部噪音的强度。这种有效的控制装置采用了优化设计，把所需要的致动器的数量减少到最低限度，并且把因为这许多致动器的运转而产生的各种无用的力降低到最小限度。这种有源噪音控制装置包括下列各种部件：经过改进的传动梁，它在机械性能上很坚固，相对于一种或多种高频振动起刚体的作用；许多与上述传动梁组合在一起的致动器；许多与上述传动梁组合在一起，隔开距离布置在一条直线上的，在功能上与相应的致动器有关的传感器；以及把各个致动器与各相应的功能上相关的传感器连接起来的控制器。

公开在‘137专利文献中的这种有源噪音控制装置的一个缺点是，虽然设置在传动梁上的致动器和传感器能在各传感器部位局部消除高频振动，但远离减速箱/飞机骨架界面的传感器和致动器部位仍可能让高频振动通过减速箱/飞机骨架界面与各传感器部位之间的空间“泄漏”到直升机的骨架中去。因此，虽然传感器可以让表明消除了的高频振动的数据返回控制器，却仍然存在着在座舱中产生不希望有的噪音的可能性。

因此，本发明的一个目的就是为直升机提供一种有源噪音的控制装置，它能够有效地把直升机座舱内不希望有的噪音减小到最小。