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直升机旋翼干扰对尾桨气动噪声影响的数值研究

2021-05-06邱逢昌曹亚雄

南京航空航天大学学报 2021年2期

樊 枫,邱逢昌,曹亚雄

(中国直升机设计研究所直升机旋翼动力学重点实验室,景德镇333001)

直升机飞行时,尾桨常处于旋翼尾流场中,旋翼桨叶产生的螺旋桨尖涡会对尾桨有很强的干扰作用,旋翼/尾桨气动干扰一直是直升机型号研制中必须考虑的设计问题[1]。噪声特性是旋翼/尾桨干扰的重要方面,特别是旋翼尾流干扰下的尾桨噪声,是旋翼/尾桨干扰噪声特性的研究重点,这是因为前飞时,尾桨始终工作在旋翼的尾流中,旋翼桨尖涡与尾桨桨叶相接近甚至直接相碰,使得尾桨产生严重的桨-涡干扰噪声,从而导致尾桨噪声激增,甚至超过比尺寸较大的旋翼的噪声水平[2]。例如,Lynx 直升机在最初设计中,尾桨的旋转方向是“低向后”,飞行时尾桨产生了强烈的干扰脉冲噪声,而当改变尾桨旋转方向后,这个问题得到了解决[2]。因此,开展直升机旋翼/尾桨气动干扰噪声研究具有重要意义。

在旋翼干扰对尾桨噪声研究方面,国外已经开展了许多工作,并取得了一些进展。在早期,由于问题本身的复杂性和计算资源的限制,试验方法[3-4]是研究旋翼/尾桨干扰的主要方法,而理论计算起步较晚。2001 年,Yin 首先对旋翼/尾桨干扰噪声问题进行了数值计算,他采用非定常面元法和声学类比法对悬停状态和爬升状态的旋翼和尾桨的气动力和噪声进行了初步计算[5]。2008 年,英国利物浦大学Fletcher 等采用VTM 方法对旋翼、尾桨气动干扰和噪声展开了一系列的计算研究,得到了一些新结论[6-7]。……

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