[发明专利]一种动态响应的变转速旋翼降噪装置、方法及系统

说明书

本发明公开了一种动态响应的变转速旋翼降噪装置、方法及系统，涉及旋翼降噪处理技术领域，该装置包括：阻力传感器，设置在目标直升机旋翼的桨叶尖部，用于实时监测桨叶尖部的阻力和方位角；方位角为桨叶与目标直升机前飞负方向的夹角；控制器，与阻力传感器连接，用于：接收桨叶尖部的阻力和方位角；根据桨叶尖部的阻力，判断桨叶是否处于激波状态；若是，则确定目标桨叶的方位角；所述目标桨叶为处于60‑120°方位角范围内时的桨叶；根据目标桨叶的方位角确定旋翼的目标转速，并根据目标转速输出调节指令；所述调节指令用于调节变频调速电机的功率，以使旋翼达到目标转速。本发明能够实现高速脉冲噪声的主动、高效控制，且控制精度高。

技术领域

本发明涉及旋翼降噪处理技术领域，特别是涉及一种动态响应的变转速旋翼降噪装置、方法及系统。

背景技术

直升机具有独特的垂直起降和空中悬停能力，因此在城市交通运输、救援救灾任务以及战场侦察作战等领域发挥着不可或缺的能力。然而，直升机旋翼独特的工作方式即以旋转提供所需的升力，导致其在前飞中受到前飞速度的影响，其合速度在前行侧桨叶增大，在后行侧减小，导致在大速度前飞时前行侧桨叶速度接近声速，出现激波，随即会产生由强度大、频率低且具有明显周期性的高速脉冲噪声(HSI噪声)。

其中，旋翼的气动噪声中，主要包括厚度噪声和载荷噪声，分别为旋翼排开空气、旋翼所产生的气动力变化引起的气动噪声，由于旋翼旋转频率相对较低，桨尖速度大，所产生的噪声具有频率低、强度大的特点，导致在其传播距离远，产生严重的声污染。而当直升机大速度前飞时，前行侧桨叶出现激波，产生高强度的HSI噪声，这种噪声属于载荷噪声的一种。

目前国内外学者一般采用后掠的方式，减少激波的产生以降低HSI噪声。近年，随着直升机技术的发展，变转速方法已经逐步应用于旋翼上，但是由于在改变前行侧桨叶转速的同时，会同时导致旋翼上剩余桨叶速度的变化，因此国内外较少有学者提出行之有效的变转速方法以解决前行侧桨叶激波问题。对于变转速的方法，林沐阳等对两片桨叶的转速进行分别控制，以实现两片桨叶单独桨叶控制，但这种后掠方式只能应用于旋翼的桨尖位置，同时该方法会改变桨叶的重心位置，会引起动力学问题，噪声的降低效果较小。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态响应的变转速旋翼降噪装置、方法及系统，能够实现高速脉冲噪声的主动、高效控制，且控制精度高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

第一方面，本发明提供的一种动态响应的变转速旋翼降噪装置，包括：

阻力传感器，设置在目标直升机旋翼的桨叶尖部，用于实时监测所述桨叶尖部的阻力和方位角；所述方位角为桨叶与目标直升机前飞负方向的夹角；

控制器，与所述阻力传感器连接，用于：

接收所述桨叶尖部的阻力和方位角；

根据所述桨叶尖部的阻力，判断所述桨叶是否处于激波状态；

若是，则确定目标桨叶的方位角；所述目标桨叶为处于60-120°方位角范围内时的桨叶；

根据所述目标桨叶的方位角确定所述旋翼的目标转速，并根据所述目标转速输出调节指令；

所述调节指令用于调节变频调速电机的功率，以使所述旋翼达到所述目标转速。

可选地，所述目标直升机的旋翼包括第一桨叶、第二桨叶和第三桨叶；所述第一桨叶、所述第二桨叶和所述第三桨叶的之间夹角均为120°。

第二方面，本发明提供的一种动态响应的变转速旋翼降噪方法，包括：

获取所述桨叶尖部的阻力和方位角；

根据所述桨叶尖部的阻力，判断所述桨叶是否处于激波状态；