翼型参数对旋翼悬停气动噪声特性影响

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1、文章编号：2095-1248（2016）04-0001-08航空宇航工程翼型参数对旋翼悬停气动噪声特性影响刘大伟，黄俊，王英，姬金祖（北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191）摘要：基于运动嵌套网格的欧拉方程建立了旋翼流场的数值模拟方法。以旋翼气动性能仿真结果作为输入，应用ＦＡＲＡＳＳＡＴＥ1Ａ公式发展了适用于旋翼气动噪声的计算程序。通过与Ｃ-Ｔ旋翼的实验数据对比，验证了方法的有效性。在此基础上，通过改变旋翼桨叶翼型的厚度、弯度以及最大弯度位置研究了翼型参数对旋翼悬停气动噪声特性的影响。研究结果表明，翼型厚度是决

2、定旋翼厚度噪声的关键因素，旋翼载荷噪声决定于旋翼桨叶表面压力分布。旋翼厚度噪声主要受翼型厚度变化影响，旋翼载荷噪声则主要受翼型最大弯度和最大弯度位置的影响。翼型参数变化不会明显改变旋翼气动噪声的方向特性。关键词：翼型参数；旋翼流场；旋翼气动；旋翼噪声；方向特性中图分类号：Ｖ275．1文献标志码：Ａdoi：10．3969／ｊ．ｉｓｓｎ．2095-1248．2016．04．001EffectsofairfoilparametersonhoverrotoraerodynamicacousticperformanceＬＩＵＤａ-ｗｅ

3、ｉ，ＨＵＡＮＧＪｕｎ，ＷＡＮＧＹｉｎｇ，ＪＩＪｉｎ-ｚｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ100191，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ａｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｒｏｔｏｒｆｌｏｗ-ｆｉｅｌｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｙＥｕｌｅｒｅｑｕａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｍｏｖｉｎｇｃｈｉｍｅｒａｇｒｉｄ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒｒｏｔｏｒａｅ

4、ｒｏｄｙｎａｍｉｃａｎｄｎｏｉｓｅｗａｓｄｅ-ｖｅｌｏｐｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｏｆＦＡＲＡＳＳＡＴＥ1Ａａｎｄｍａｋｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｒｏｔｏｒａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍ-ａｎｃｅａｓａｎｉｎｐｕｔ．ＡｃｏｍｐａｒｉｓｏｎａｇａｉｎｓｔｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｏｆＣ-Ｔｒｏｔｏｒｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｅａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｉｍ-ｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｉｒｆｏｉｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｒｏｔｏｒａｃｏｕｓｔｉｃｓｗｅｒｅａｎａｌｙ

5、ｚｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇａｉｒｆｏｉｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｃａｍ-ｂｅｒ，ａｎｄｍａｘｃａｍｂｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｉｒｆｏｉｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｓａｃｒｕｃｉａｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｆｏｒｒｏｔｏｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓｎｏｉｓｅ．Ｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｎｏｉｓｅｈｉｇｈｌｙｄｅｐｅｎｄｓｏｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｂｌａｄｅｓｕｒｆａｃｅ，ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｂｉｇｇｅｓｔｂｅｎｄｉｎｇｏｆａｉｒｆｏｉｌａｎｄｉｔｓｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅａ

6、ｉｒｆｏｉｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｒｏｔｏｒｂｌａｄｅｄｏｎｏｔｒｅｍａｒｋａｂｌｙｃｈａｎｇｅｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｌｏａｄｉｎｇｎｏｉｓｅ．Keywords：ａｉｒｆｏｉｌｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｒｏｔｏｒｆｌｏｗ-ｆｉｅｌｄ；ｒｏｔｏｒａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ；ｒｏｔｏｒａｃｏｕｓｔｉｃ；ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ直升机的噪声是限制现代直升机广泛应用的越多的直升机厂商的重视。旋翼气动噪声是直升［1-3］主要原因之一，直升机降噪设计引起了越来机最主要噪声源，具有传播距离远、空气中衰减速收稿日期：

7、2016-03-22基金项目：国家自然科学基金（项目编号：51307004）作者简介：刘大伟（1985-），男，河北唐山人，博士研究生，主要研究方向：直升机空气动力学，Ｅ-ｍａｉｌ：ｂｕａａｐｅｂｂｌｅ@ｓｉｎａ．ｃｏｍ。2沈阳航空航天大学学报第33卷［19-20］［21-26］度慢的特点，是直升机降噪设计的主要研究目标。Ｈ方程的ＦＡＲＡＳＳＡＴＥ1Ａ公式相结旋翼噪声控制分为主动降噪和被动降噪两种合的方法，建立了旋翼气动噪声数值模拟方法。方式。主动降噪主要包括高阶谐波控制、单独桨通过与相关参考文献中的实验数据和仿真结［4-8

8、］［27-28］叶控制、桨叶后缘控制以及桨尖喷气方法等。果对比，验证了本文数值模拟方法的有效由于控制技术复杂且实现成本高昂，目前以上几性。在此基础上，通过改变旋翼桨叶翼型的厚度、种主动降噪方法都无法实际应用到直升机旋翼系弯度以及最大弯度位置研究了翼型参数对旋翼悬统设计中。被动式降噪方法主要