一种桨叶降噪方法、桨尖组件、旋翼及旋翼飞行器

本发明涉及旋翼飞行器降噪设备，特别是涉及一种桨叶降噪方法、桨尖组件、旋翼及旋翼飞行器。

背景技术：

1、高速脉冲噪声主要是在旋翼飞行器飞行过程中出现的一类噪声。当出现高速脉冲噪声时，其尖锐的爆鸣声将为声传播区域带来较大的声污染。故如何降低桨叶产生的噪声成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种桨叶降噪方法、桨尖组件、旋翼及旋翼飞行器，以有效降低桨叶产生的噪声。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种桨叶降噪方法，包括以下步骤：

4、步骤s1，将需要降噪的旋翼飞行器的桨叶加工成基础桨叶；

5、步骤s2，根据所述旋翼飞行器的执飞工况，评估整个飞行包线中影响最大的噪声类型，并确定能对该类型的噪声进行降噪的桨尖组件的类型；

6、步骤s3，设计所述桨尖组件的具体参数；

7、步骤s4，将所述桨尖组件安装在所述基础桨叶上形成完整桨叶；

8、其中，所述基础桨叶为所述桨叶去除桨尖后的剩余部分；所述桨尖组件用于安装在所述桨叶的原桨尖区域，以构成所述基础桨叶的新桨尖。

9、优选的，所述步骤s2包括：

10、步骤①，根据clorns系列软件中的桨叶流场求解模块，对计算条件下的桨叶的流场特性进行求解，得到声源信息；

11、步骤②，将观测点信息和步骤①中获得的声源信息作为输入，由clorns系列软件中的旋翼噪声特性计算模块进行计算，得到对应计算条件下的桨叶的气动声学特性；

12、步骤③，对所述气动声学特性进行分析，得到整个飞行包线中气动噪声的组成成分和各成分的大小，并确定所需的所述桨尖组件；

13、其中，所述计算条件是指将整个飞行包线的飞行条件作为clorns系列软件中的桨叶流场求解模块的输入；所述观测点信息是指观测声音的位置。

14、优选的，所述步骤s3包括：

15、第一步，选取桨尖组件上能够反应桨尖整体轮廓的特征点作为设计变量；

16、第二步，确定构建所述特征点之间连线的的数学函数；

17、第三步，对所述设计变量施加尺寸范围约束；

18、第四步，确定优化的约束条件与优化目标；

19、第五步，将第一步～第四步获得的所有参数输入clorns系列软件优化模块中，获得符合标准的所述设计变量，以确定所述桨尖组件的加工参数；

20、其中，所述约束条件为桨叶气动性能相比于原桨叶不降低，所述优化目标为观测点位置的气动噪声声压级最小。

21、优选的，所述桨叶包括朝远离桨毂中心的方向依次设置的根切段、基础桨叶段和桨尖组件段，所述基础桨叶段构成所述基础桨叶；所述桨尖组件段与所述桨叶的长度比为1：10。

22、再者，本发明还提供一种桨尖组件，用于对旋翼飞行器的飞行包线中影响最大的噪声进行降噪，其特征在于，所述桨尖组件用于可拆卸地安装于所述旋翼飞行器的桨叶的末端，以构成所述桨叶的桨尖，所述桨尖组件至少具有前掠构造、后掠构造、尖削构造、变薄构造、下反构造和扭转构造中的一种构造；

23、其中，所述前掠构造的宽度线中点的连线向前弯折；所述后掠构造的宽度线中点的连线向后弯折；所述尖削构造的横截面的宽度线向内收缩；所述变薄构造的厚度线向内收缩；所述下反构造的横截面的翼型尾缘的连线向下弯折；所述扭转构造的横截面的翼型尾缘的连线不在桨尖厚度范围内。

24、优选的，所述前掠构造的宽度线中点的连线向前弯折的角度为10°～20°；所述后掠构造的宽度线中点的连线向后弯折的角度为10°～20°。

25、优选的，所述尖削构造远离桨毂中心的一端与所述尖削构造靠近桨毂中心一端的横截面比为0.5～0.9；所述变薄构造远离桨毂中心的一端与所述变薄构造靠近所述桨毂中心一端的横截面比为0.7～0.9。

26、优选的，所述下反构造的横截面的翼型尾缘的连线向下弯折的角度为0～20°；所述扭转构造的横截面的翼型尾缘的连线扭转的角度为0～30°。

27、此外，本发明还提供一种旋翼，所述旋翼包括权利要求5-8中任一项所述的桨尖组件，且所述桨尖组件用于可拆卸地安装于所述旋翼的所述桨叶的末端，以构成所述桨叶的桨尖。

28、并且，本发明还提供一种旋翼飞行器，所述旋翼飞行器的桨叶包括权利要求5-8中任一项所述的桨尖组件，且所述桨尖组件用于可拆卸地安装于所述旋翼飞行器的所述桨叶的末端，以构成所述桨叶的桨尖。

29、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

30、本发明通过桨叶降噪方法中的上述步骤制造出桨尖组件，即可对旋翼飞行器飞行包线中影响最大的气动噪声进行降噪，无需设计、加工、安装整个桨叶，节省了设计、加工和安装的成本，降低了安装难度。

技术特征：

1.一种桨叶降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的桨叶降噪方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

3.根据权利要求1所述的桨叶降噪方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

4.根据权利要求1所述的桨叶降噪方法，其特征在于，所述桨叶包括朝远离桨毂中心的方向依次设置的根切段、基础桨叶段和桨尖组件段，所述基础桨叶段构成所述基础桨叶；所述桨尖组件段与所述桨叶的长度比为1：10。

5.一种桨尖组件，用于对旋翼飞行器的飞行包线中影响最大的噪声进行降噪，其特征在于，所述桨尖组件用于可拆卸地安装于所述旋翼飞行器的桨叶的末端，以构成所述桨叶的桨尖，所述桨尖组件至少具有前掠构造、后掠构造、尖削构造、变薄构造、下反构造和扭转构造中的一种构造；

6.根据权利要求5所述的桨尖组件，其特征在于，所述前掠构造的宽度线中点的连线向前弯折的角度为10°～20°；所述后掠构造的宽度线中点的连线向后弯折的角度为10°～20°。

7.根据权利要求5所述的桨尖组件，其特征在于，所述尖削构造远离桨毂中心的一端与所述尖削构造靠近桨毂中心一端的横截面比为0.5～0.9；所述变薄构造远离桨毂中心的一端与所述变薄构造靠近所述桨毂中心一端的横截面比为0.7～0.9。

8.根据权利要求5所述的桨尖组件，其特征在于，所述下反构造的横截面的翼型尾缘的连线向下弯折的角度为0～20°；所述扭转构造的横截面的翼型尾缘的连线扭转的角度为0～30°。

9.一种旋翼，其特征在于，所述旋翼包括权利要求5-8中任一项所述的桨尖组件，且所述桨尖组件用于可拆卸地安装于所述旋翼的所述桨叶的末端，以构成所述桨叶的桨尖。

10.一种旋翼飞行器，其特征在于，所述旋翼飞行器的桨叶包括权利要求5-8中任一项所述的桨尖组件，且所述桨尖组件用于可拆卸地安装于所述旋翼飞行器的所述桨叶的末端，以构成所述桨叶的桨尖。

技术总结本发明公开一种桨叶降噪方法、桨尖组件、旋翼及旋翼飞行器，涉及旋翼飞行器降噪设备技术领域，桨叶降噪方法包括步骤S1，将需要降噪的旋翼飞行器的桨叶加工成基础桨叶；步骤S2，据旋翼飞行器的执飞工况，评估整个飞行包线中影响最大的气动噪声类型，确定能对该气动噪声进行降噪的桨尖组件的类型；步骤S3，设计桨尖组件的具体参数；步骤S4，将桨尖组件安装在基础桨叶上形成完整桨叶；基础桨叶为桨叶去除桨尖后的剩余部分；桨尖组件用于安装在桨叶的原桨尖区域，以构成基础桨叶的新桨尖；本发明通过上述方法制造出桨尖组件，即可对旋翼飞行器飞行包线中影响最大的气动噪声进行降噪，无需设计、加工、安装整个桨叶，节省了设计、加工和安装的成本。技术研发人员：丁岩,陈希,招启军,杨涛,赵国庆,张夏阳,曹宸恺受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23