涵道尾桨气动噪声分析方法研究

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1、总第163期2010年第2期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．163No．22010文章编号：1673-1220(2010)02-024-05涵道尾桨气动噪声分析方法研究仲唯贵1，陈平剑1，林永峰2(1．中国直升机设计研究所，江西景德镇333001；2．中国直升机设计研究所直升机旋翼动力学国防科技重点实验室，江西景德镇333001)摘要建立了涵道尾桨气动噪声的频域分析方法。采用面元一涡流理论计算涵道尾桨的气动载荷，采用Farassat1A公式计算尾桨的自由声场噪声，涵道的声学散射效应通过频域的边界元法进行计算。利用已有的试验数据

2、和算例结果对该方法进行了验证。关键词涵道尾桨；气动噪声；Farassat1A公式；边界元法中圈分类号：V211．52文献标识码：ATheStudyofPredictingDuctedRotorNoiseZHONGWeiguil，CHENPingjianl，LINYongfen92(1．ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China；2．NationalKeyLaboratory0fRotomraftAeromechanics，CHRDl，Jingdezhen33300

3、1，China)Abstrac，tAfrequencydomainmethodforpredictingductedrotornoiseispresentedinthepaper．Theae似lynamicloadsofductedrotorarecalculatedbyusingthepanel-vortextheory．AcousticfreefieldduetotherotorisobtainedbyFarassat1Aequation．Theductsoundscatteringeffectiscalcu-latedbytheboundaryelem

4、entmethod．Themethodisvalidatedthroughcomparisonthecalculationresultsandexperimentalresultsorreferencerestdts．Keywordsductedrotor；aeroacoustic；Farassat1Aequation；boundaryelementmethod1前言涵道尾桨与常规尾桨相比，具有尺寸小、维修方便、使用安全、总体效率较高、噪声水平较低等技术优势和特点，因此涵道尾桨在多种直升机的型号中被采用，如法国EC系列，美国的“科曼奇”，俄罗斯的卡一60等。

5、对于中小型直升机，应用涵道尾桨不仅能提高安全性，而且能较好地降低尾桨的噪声水平。国外对涵道尾桨的研究和应用已有相当长的时间。早在20个世纪60年代，法国宇航公司就将涵道尾桨安装在SA341直升机上进行了试飞，其后该公司研制的一系列直升机均采用了涵道尾桨构型。美国和俄罗斯在涵道尾桨设计技术方面也开展了许多理论及试验研究，并且在机型研制中得到了应用。在技术方面，通过对风扇叶片和涵道参数的优化设计、应用先进翼型、安装加速导向叶片以及采用了桨叶非均匀布局等技术手段，可以有效地提高涵道尾桨的气动效率，降低噪声水平，从而提高直升机的舒适性、可靠性和生存能力。收稿日期：加

6、lO旬lJ晒作奢筒介：仲唯贵(1980·)，男，黑龙江省双鸭山市人，硬士，工程师，主要研究方向：直升机空气动力学与旋翼声学。2010年第2期仲唯贵，陈平剑，林永峰：涵道尾桨气动噪声分析方法研究·25·涵道尾桨的噪声分析是涵道尾桨研究的一个重要方面。在过去的20年中，许多的研究人员开展了这方面的理论研究¨．2]，他们采用的方法包括了CFD、有限元法以及边界元法。边界元法具有计算速度快的优点，被广泛应用于结构体的声散射计算中。本文结合气动计算的面元一涡流理论、旋转气动噪声计算的Farassat1A公式以及声学辐射计算的频域边界元法建立了一种涵道尾桨气动噪声的频域

7、预估方法。2涵道尾桨的气动特性分析涵道尾桨的气动分析采用面元一涡流理论进行分析计算。涵道尾桨采用轴对称模型进行简化，如图1所示。桨叶采用涡段进行表示，桨叶的尾迹采用涡柱面进行表示；涵道内壁离散为若干面元，在面元的中点布置涡环。圈l涵道尾桨气动特性计算模型在涡流理论中，升力借助环量来处理。桨叶的叶素环量与叶素升力系数的关系：F=-91--CfcW(1)其中：厂为桨叶的叶素环量；W=“芦再f虿为无量纲剖面来流速度；c为桨叶的叶素弦长；C，为桨叶的叶素升力系数。涵道内壁的环量通过壁面的不穿透条件进行计算。由于涵道的环量和桨叶叶素环量存在非线性的关系，因此需要迭代计

8、算。涵道、桨叶和尾迹之间的诱导速度通过毕奥～萨瓦定理