桨叶气动外形对直升机桨-涡干扰噪声影响研究.pdf

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1、第47卷第2期2015年4月南京航空航天大学学报V01．47JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆AstronauticsAprDOI：10．16356／1．1005-2615．2015．02．009桨叶气动外形对直升机桨一涡干扰噪声影响研究史勇杰苏大成徐国华(南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室，南京。210016)摘要：针对旋翼桨一涡干扰(Blade-vortexinteraction，BVI)现象的复杂特征，建立了一个基于Navier-Stokes

2、方程／自由尾迹模型的耦舍欧拉一拉格朗日数值方法，用于干扰过程中脉冲气动载荷的计算。噪声的预测采用基于声学类比法的FW-H方程。应用上述方法以AH一I／OLS旋翼为研究对象，从“设计降噪”角度分析了具有后掠、前掠、尖削和下反桨尖形状旋翼的桨一涡干扰噪声特性。结果表明：目前直升机常采用的桨叶外形(尖削、后掠)对于降低桨一涡干扰噪声是有限的I而采用前掠、下反桨叶的旋翼具有较好的噪声臆身特性。关键词：主升机i菜一涡干扰；旋翼噪声；耦舍EuleHan-Lagrangian方法l桨叶外形中圈分类号：V211．52文献标

3、志码：A文章编号：1005—2615(2015)02—0235—08ResearchonInfluenceofShapeInteractionNoiseofParametersonBlade-VortexHelicopterRotorShiYongjie，SuDacheng，XuGuohua(NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonRotorcraftAeromechanics，NanjingUniversityofAeronautics&Astronaut

4、ics，Nanjing，210016，China)No．22015Abstract：AcoupledEulerian-LagrangianmethodbasedonNavier—Stokesequationandfree—wakemodelisestablishedforimpulsiveair-loadingspredictionduringinteraction．Thenoisepredictionisbasedonthewell—knownFW—Hequationforacousticpressure

5、．Bythemethod，aimingatthenoiseabatement，apar—ametricstudyisperformedtoexaminetheeffectsofbladegeometryparameterssuchassweeptback，sweepforward，taperandanhedraltiponblade—vortexinteraction(BVI)noiseofAH一I／OLSrotor．TheresultsindicatethattheBVInoisecanbereduced

6、bythebladegeometryofanhedraltipandsweepfor—ward，whilethebladegeometry(i．e．taperandsweepback)adoptedbyhelicopterwidelyhasfinitein—fluenceonthereductionofBVInoiseeventheunfavourableinfluence．Keywords：helicopter；blade-vortexinteraction(BVI)；rotornoise；coupled

7、Eulerian—Lagrangianmeth—od；bladeshape直升机工作时，旋翼桨叶始终处于当前以及其他桨叶产生的螺旋型桨尖涡中，在悬停、下降等飞行状态下会出现桨叶与尾迹涡靠近相遇的情况，形成特有的“桨一涡干扰”(Blade-vortexinteraction，BVI)现象，干扰会使得桨叶气动载荷产生脉动，而导致旋翼、机身出现较高的噪声和振动水平，从而对旋翼结构、直升机飞行操纵、声可探测性以及乘客的舒适性等产生很大的影响【1]。旋翼的桨尖区域，既是流场的高速区，又是桨尖涡的形成和逸出处，因而桨尖

8、形状对旋翼气动载荷和气动噪声都会带来影响[2]。发展新型桨尖最初是为了改善跨音速特性、提高旋翼气动性能。随基金项目：国家自然科学基金(11302103)资助项目。收稿日期：2015—01—15；修订日期：2015—02—15通信作者：史勇杰，男，副教授，E-mail：shiyongjie@nuaa．edu．cn。本文己收编于2014年全国直升机年会内部交流论文集。236南京航空航天大学学报第47卷着对旋翼噪声的日