[其他]降低飞机螺旋桨噪声的方法

说明书

本发明涉及到降低飞机螺旋桨所产生的可闻噪声的方法。

旋转中的飞机螺旋桨的每个叶片均会产生一种能象声音或噪声一样感觉得到的压力波。这种噪声的频率等于每秒钟通过一个观察者的叶片数，或等于NXS，这里N是叶片数而S是旋转速度。

在几个螺旋桨绕一根公共轴作相对旋转的情况下，如图1A中的螺旋桨1A和1F，存在着一个附加的噪声源。该附加噪声是由在前的螺旋桨1F与在后的螺旋桨1A之间的（叶片对叶片的）相互作用引起的。当后面螺旋桨的一个叶片通过前面螺旋桨叶片的尾流时，就产生一个噪声脉冲。人们期望降低这种附加噪声。

本发明的一个目的是对由飞机螺旋桨组之间相对旋转而产生的噪声提供一种新发现的，并经过改进的降低方法。

就本发明的一种形式而言，一对相对旋转的飞机螺旋桨是以调频载波形式产生噪声，调频便于设计者控制噪声的能谱，以便（例如）使大量的声能进入听不见的频率范围。

图1是一对8叶片/1叶片螺旋桨的简图。

图1A示出了一架飞机上的一对相对旋转的螺旋桨。

图2示出了当图1中的两个螺旋桨旋转时，叶片各个交叉点的旋转。

图3是处在旋转的脉冲噪声源23平面上的一个观察者示意图。

图4A-C示出了由图3的脉冲噪声源23旋转所引起的调频。

图5详细示出了通过图3中的噪声源23旋转对图2中的正弦波14的变换。

图6和7是两对相对旋转的飞机螺旋桨的简示图。

图8是就相对旋转的螺旋桨对而言，调制频率作为叶片数函数的曲线图。

图9示出了一对相对旋转的飞机螺旋桨。

图10和11示出了噪声频谱。

本发明人将说明由其本人改进的一种模拟技术，该技术大致上模拟了在一组相对旋转的螺旋桨条件下，由螺旋桨叶片的尾流相互作用而产生的噪声。该技术为螺旋桨设计提供了基础。

首先，论述一种简单的相对旋转的模式一前面的螺旋桨有8个叶片，而后面的螺旋桨有1个叶片。接着，再研究叶片数差1（例如8和9）的螺旋桨组的模式。然后，分析叶片数差2（例如9和11）的情况，再接着讨论其它的叶片数。

这里所用“相对旋转”一词是指共用一根公共轴的相反方向旋转的二个飞机螺旋桨，如图1A和图9中装在轴1上的螺旋桨1A和1F。

对于第一种模式，图1示出了两个螺旋桨的简图。带有1个叶片的后螺旋桨用方块2A表示，前螺旋桨由8个圆2F1-8分别表示8个叶片，其中圆2F7由黑点标记。螺旋桨相反旋转的方向由箭头4和6指示。

至于噪声，如果后螺旋桨2A是静止的，而只有前面的叶片2F旋转，在前面叶片2F移动而每次穿过单个静止的后面叶片2A的虚线圆11上就产生噪声脉冲（在图2中由波8表示），即，速率为每秒N_f·S_f次。N_f是前螺旋桨的叶片数（这里是8），S_f是前螺旋桨每秒的旋转速度。在本例中，速度为每秒10转，则每秒在虚线圆11上将产生80个噪声脉冲。

噪声脉冲假定具有一个正弦的基频加上高次谐波。即，作为距离函数的压力分布是将一个正弦波加上高次谐波认作为合乎实际噪声脉冲的物理形状。在这里的讨论中均假定为正弦波情况，然而在原理上和基频（正弦）一样，同样适合于高次谐波。一个正弦波14示于图2中的左上部。压力和距离的座标附加在图2中。正弦波在离开虚线圆11后按箭头16的方向，以声音在周围介质（换句话说，空气）中的传播速度传播。

本发明人认为，为讨论的目的，假设一个正弦波是合理的。但是，正弦波仅仅是用来讨论而已，在任何实际环境中，都应考虑高次谐波和靠本发明的原理来工作。为讨论起见，单一的正弦波是恰当的，因为任何随机压力分布可以表示为正弦波的一系列付里叶级数。

当前螺旋桨2F单独旋转时，具有由N_f·S_f所表示的频率，现在讨论当两个螺旋桨都旋转时的频率。图2A到2I是沿着图1中的箭头2的螺旋桨视图。图2A-2I示出3叶片交叉的顺序。如前所述，前螺旋桨速度是10转/秒，现在假定后螺旋桨的速度是相同的。这样，图2A和图2B位置之间经过的时间是1/160秒，这也是2B和C位置之间经过的时间，……等等直至整个图2。经过图2A和2I位置之间总的时间为8/160秒。

现在叶片交叉的位置开始旋转，正象虚线圆11绕中心20移动一样。叶片交叉的频率（即噪声脉冲）是