[发明专利]抑制直升机高速脉冲噪声的方法、装置及直升机

说明书

本发明公开了一种抑制直升机高速脉冲噪声的方法、装置及直升机，涉及直升机噪声控制技术领域，将至少一个合成射流激励器内嵌在桨尖的上表面，合成射流激励器能够产生向上的射流，射流能够与桨叶主流作用形成气动外形，产生高速脉冲噪声时桨尖上的激波为噪声激波，调整合成射流激励器的开启状态和控制参数改变气动外形的形状以削弱噪声激波的强度。该抑制直升机高速脉冲噪声的方法、装置及直升机，能够有效的抑制直升机在各个飞行状态下旋翼的高速脉冲噪声，适用性好。

技术领域

本发明涉及直升机噪声控制技术领域，特别是涉及抑制直升机高速脉冲噪声的方法、装置及直升机。

背景技术

直升机具有垂直起降、高机动性和空中悬停等优势，使其在军民领域都得到了广泛应用。然而直升机噪声大是其主要缺点之一。在民用领域，直升机噪声大会严重影响飞行员和乘客乘坐的舒适性，从而直接限制其使用范围；在军用领域，噪声会影响直升机的隐身性能，大大降低直升机的生存力。因此，如何降低噪声日益成为直升机设计重点考虑的问题，开展相关研究具有重要的经济效益和军事价值。

旋翼气动噪声是直升机的主要噪声源，按照噪声特性可分为：厚度噪声、载荷噪声、高速脉冲噪声、桨-涡干扰噪声和宽带噪声。当直升机在高速前飞时，旋翼前行桨叶局部处于跨声速流动，桨尖会产生激波，当桨尖速度增大到一定值时，桨叶表面的激波会扩散至桨尖外部的超声速区域，称为“离域化”现象，激波干扰会传播至远场，从而产生高速脉冲噪声。直升机一旦产生高速脉冲噪声，将大幅地提升直升机的总体噪声水平。

目前针对直升机旋翼高速脉冲噪声的抑制方法比较少，常见的主要有优化桨尖气动外形、实体鼓包控制和凹槽控制等方法。优化桨尖气动外形如采用前掠、后掠、尖削等改变桨尖外形以延缓激波的产生、削弱激波强度，从而减小旋翼高速脉冲噪声。实体鼓包抑制方法是在旋翼桨尖上加装鼓包以对激波进行控制，将旋翼桨尖的强激波变为λ波或者几道弱的斜激波，减弱激波强度，从而达到抑制高速脉冲噪声的效果。凹槽控制方法是在旋翼桨尖设置凹槽，凹槽上面盖多孔板，这样激波后的气流可以通过凹槽流到波前，自动调节激波前后的压力，降低激波强度，起到降低高速脉冲噪声的效果，然而该方法引入了边界层回流，黏性阻力大大增加，在大多数情况，该方法带来的黏性损失大于或等于波阻降低的收益。以上这些方法在一定程度上改变了旋翼的外形，会影响旋翼的气动性能，并且都属于被动控制方法，仅在设计状态下具有较好的控制效果，当实际情况偏离其设计状态时，控制效果较差。另外抑制旋翼高速脉冲噪声还有降低旋翼转速的方法，然而降低转速则可能与直升机的结构频率相近产生共振，使得在直升机结构设计和旋翼转速控制方面需要采取一系列的手段来避免共振问题的出现，从而大大增加直升机设计的难度。因此，旋翼高速脉冲噪声抑制技术尚未成熟，仍需发展更加简单有效的抑制方法。

GlezerA提出了合成射流的流动控制手段(GlezerA,Amitay M.Synthetic jets[J].Annual Review ofFluid Mechanics,2003,34(1):503-529)，研究表明合成射流与横向主流相互作用，会使气流的流动方向发生改变，等效于改变物体的形状，实现虚拟的气动外形。因此，可以预见若在旋翼桨尖表面合理施加合成射流，就能在旋翼桨尖表面形成“虚拟鼓包”，从而达到削弱桨尖激波，抑制旋翼高速脉冲噪声的效果。因此，利用合成射流来抑制旋翼的高速脉冲噪声具有很大的潜力。

发明内容

本发明提供了一种抑制直升机高速脉冲噪声的方法、装置及直升机，用以解决现有技术存在的问题，能够有效的抑制直升机在各个飞行状态下旋翼的高速脉冲噪声，适用性好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种抑制直升机高速脉冲噪声的方法，将至少一个合成射流激励器内嵌在桨尖的上表面，所述合成射流激励器能够产生向上的射流，所述射流能够与桨叶主流作用形成气动外形，产生高速脉冲噪声时所述桨尖上的激波为噪声激波，调整所述合成射流激励器的开启状态和控制参数改变所述气动外形的形状以削弱所述噪声激波的强度。