直升机动力系统三大主要动部件噪声问题简介

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直升机旋翼噪音控制的研究

直升机旋翼噪音控制的研究

直升机旋翼噪音控制的研究直升机作为一种重要的航空器,具有独特的垂直起降特性,广泛应用于军事、警用、民用等领域。

然而,直升机的旋翼噪音一直是其发展中的一个难题。

直升机的旋翼噪音不仅给人们的生活和工作带来困扰,也对飞行员的健康和安全造成潜在威胁。

因此,直升机旋翼噪音控制成为了研究的热点问题。

1. 直升机旋翼噪音的来源和特点直升机的旋翼噪音主要来源于旋翼的气动噪声和机械噪声。

气动噪声是由旋翼在飞行时产生的气动力作用导致的,机械噪声则是由旋翼和传动系统的震动和噪声传递引起的。

直升机的旋翼噪音具有高频、尖锐、严重的随机性和不确定性等特点,给附近的居民和救援工作带来了很大的困扰。

2. 直升机旋翼噪音控制的方法为了控制直升机旋翼噪音,研究人员采取了多种控制方法,包括改善旋翼设计、调整旋翼转速、喷射流控制、传声器控制等。

2.1 改善旋翼设计改善旋翼设计是减少旋翼噪音的重要手段之一。

通过改变旋翼的几何形状和叶片表面的光滑程度等来减少气动噪声。

例如,采用减弱扰动的叶片设备和先进制造工艺可以减少叶片表层面的湍流生成,降低旋翼气动噪声的产生。

2.2 调整旋翼转速旋翼转速的调整对直升机旋翼噪音的控制也有很大的影响。

旋翼转速较低或较高时,旋翼噪声的强度都相对较小。

但是,旋翼转速调整也会影响直升机的飞行性能,需要综合考虑。

2.3 喷射流控制利用喷射流控制可以减小旋翼的阻力和噪声,降低振动和气动噪声。

喷射流控制通过喷射适当的气流来改变旋翼的气流分布,减少旋翼的气流不稳定性和湍流能量,从而减小旋翼噪声。

此外,还可以采用先进的环扭流技术来减小旋翼尖端湍流引起的噪声。

2.4 传声器控制传声器控制是一种基于主动噪声控制的方法,可以通过在旋翼周围放置传声器,采集旋翼噪声信号,然后将相应的控制信号输入到传声器中来抵消旋翼噪声。

传声器控制需要采用计算机进行实时控制,具有很高的技术要求。

3. 直升机旋翼噪音控制的现状和趋势目前,各国研究机构和企业对直升机旋翼噪音控制进行了大量的研究,并取得了一些进展。

直升机座舱噪声控制技术研究及应用

直升机座舱噪声控制技术研究及应用

直升机座舱噪声控制技术研究及应用近年来,随着直升机使用的广泛,座舱噪声成为了一个越来越重要的话题。

直升机座舱噪声会对机组人员的健康、工作效率和生产效率造成负面影响。

在这种情况下,如何控制直升机座舱噪声成为了一个紧迫的问题。

本文将从直升机座舱噪声的定义、来源以及控制技术等方面进行探讨。

一、直升机座舱噪声定义直升机座舱噪声是指直升机飞行时,由于旋转机翼、旋转叶片和发动机等设备产生的声音所形成的噪声。

直升机座舱噪声的声压、声强等指标均会给机组人员的健康造成负面影响。

二、直升机座舱噪声来源直升机座舱噪声的主要来源是发动机噪声、旋翼噪声、空气力学噪声和机体振动噪声等。

发动机噪声和旋翼噪声是直升机座舱噪声的最大的贡献者。

发动机噪声是指发动机工作时所产生的机械噪声和排气噪声。

机械噪声是由于发动机内部机械运动时所产生的声音,而排气噪声则是由于排气气流与狭窄的排气孔之间所产生的声音。

旋翼噪声是由于直升机的旋转翼片在飞行时所产生的噪声。

旋翼噪声是直升机座舱噪声的主要来源之一。

由于旋翼叶片的旋转速度很高,因此在近距离处会造成较大的声压级。

空气力学噪声是由于机身表面气流流动而产生的噪声。

机体振动噪声则是由于机身震动所产生的声音。

三、直升机座舱噪声控制技术为了降低直升机座舱噪声,目前已经有多种控制技术被提出并进行了实践。

1.隔音设计直升机座舱隔音设计是指在设计直升机时采取一系列措施,来减少直升机座舱噪声。

这种技术是最基本的噪声控制技术之一。

隔音设计需要从多个方面入手,如隔音材料的选择、座舱隔音结构的设计、宽带噪声控制、声学透明材料等等。

2. 直升机外部降噪直升机的外部降噪是一个更加有挑战性的问题。

直升机飞行过程中旋翼产生的噪音在空气中传播然后反射回到地面,进而形成地面噪声。

为降低直升机地面噪声,需要采用一系列控制技术。

例如,利用旋翼尖端音速减小旋翼噪音的传播、使用吸声材料和振动控制等等。

3.主动消噪技术主动消噪是指通过一系列技术手段,对直升机座舱噪声进行实时响应和控制。

直升飞机振动降噪技术的研究

直升飞机振动降噪技术的研究

直升飞机振动降噪技术的研究直升飞机一直是航空领域的重要组成部分。

但与固定翼飞机相比,直升飞机通常飞行速度较低,而且会产生大量的噪音和振动。

这不仅会影响机上人员的健康和舒适度,而且会对直升机的性能和寿命产生负面影响。

因此,研究直升飞机振动降噪技术已成为目前航空工程领域的热点之一。

1. 振动和噪音的来源在直升飞机的运行过程中,会产生多种来源的振动和噪音,主要包括以下几个方面:1.1 主旋翼振动和噪音直升机的主旋翼是产生升力的关键部件,也是直升机振动和噪音的主要来源之一。

主旋翼会产生的振动和噪音包括旋翼片通过空气产生的气动声、旋翼片的弯曲振动、螺母振动等。

1.2 尾旋翼振动和噪音尾旋翼的振动和噪音主要来自旋翼片和推进器的气流相互作用产生的噪音和振动。

1.3 发动机振动和噪音发动机是直升机的动力来源,但也是造成直升机振动和噪音的重要来源之一。

发动机的振动和噪音会传输到整个飞机结构中,并且对周围环境产生一定的影响。

2. 振动和噪音的危害直升飞机的振动和噪音不仅会影响机上人员的健康和舒适度,而且会对飞机自身的性能和寿命产生负面影响。

2.1 健康和舒适度直升飞机振动和噪音会对机上人员的身体产生影响,特别是在长时间飞行时会引起疲劳、头痛、失眠等不适症状。

这种疲劳现象会对乘员的工作和生活产生负面影响。

2.2 性能和寿命直升机振动和噪音会影响整个飞行器的性能和寿命,包括机身结构疲劳裂纹、位移和弯曲,以及机械元件的磨损和损坏等。

这些问题会影响直升机的安全性、可靠性和飞行维修成本。

3. 振动和噪音降低措施降低直升机振动和噪音的方法主要包括以下几个方面:3.1 设计优化直升机的设计优化是降低振动和噪音的关键。

在设计直升机时,应该考虑各种因素,如飞机结构、气动特性、发动机选择和飞行控制等。

通过充分考虑这些因素,可以在设计阶段最大限度地降低振动和噪音产生的可能。

3.2 材料优化材料的选择和优化对于降低振动和噪音也很关键。

一些新型的材料,如碳纤维和复合材料,具有较低的密度和高的强度,可以在一定程度上提高直升机的性能,并降低振动和噪音的产生。

对直升机传动系统故障诊断的探讨

对直升机传动系统故障诊断的探讨

对直升机传动系统故障诊断的探讨直升机传动系统是直升机的关键组成部分,负责将功率从发动机传输到旋翼系统,以产生升力和推力。

传动系统的故障可能导致直升机丧失动力,对飞行安全造成严重影响。

对直升机传动系统故障进行及时准确的诊断是非常重要的。

直升机传动系统故障的诊断可以通过以下几个方面展开:1. 故障指示器:现代直升机传动系统通常配备了故障指示器,可以监测系统的各项参数,并在出现异常时发出警报。

通过分析故障指示器的信息,可以初步判断故障的位置和性质,为后续的诊断提供重要线索。

2. 震动和噪声分析:直升机传动系统故障通常会导致机身和旋翼系统的震动和噪声增大。

通过使用加速度计和声学传感器等设备,可以对直升机进行实时监测,并对故障进行分析。

旋翼轴的偏摆会引起震动和噪声的突然增加,这可能是传动系统故障的表现。

3. 油液分析:直升机传动系统使用大量的润滑油进行润滑和冷却。

对润滑油进行定期的油液分析,可以检测到传动系统中金属颗粒和其他杂质的存在,以及油液的污染程度。

这些指标可以用来判断传动系统零部件的磨损情况,并预测潜在故障的发生。

4. 数据记录和分析:现代直升机通常配备了数据记录器,可以记录飞行中的各项参数,包括发动机和传动系统的工作状态。

通过对数据的记录和分析,可以发现传动系统异常的模式和规律,进一步指导故障的诊断和排除。

5. 人工诊断和检查:在故障检测的过程中,经验丰富的机械师和维修人员仍然是不可或缺的。

他们可以根据直升机的运行情况和故障表现,进行人工的诊断和检查,例如检查传动系统零部件的磨损程度、螺栓的松动情况等。

这种经验的结合与先进的故障诊断技术相互配合,可以提高故障诊断的准确性和效率。

直升机传动系统故障诊断是一项非常重要的工作,直接关系到飞机的安全和可靠性。

通过多种手段的综合应用,可以对故障进行准确、及时的诊断,为故障处理提供重要的依据。

航空发动机噪音与振动控制的研究与应用

航空发动机噪音与振动控制的研究与应用

航空发动机噪音与振动控制的研究与应用航空发动机是航空器的核心部件之一,发动机噪音和振动对飞机的运行安全和舒适度有很大影响。

因此,航空发动机噪音与振动控制的研究和应用一直是航空领域中的一个重要课题。

一、噪音和振动的产生原因航空发动机噪音和振动的产生原因主要有以下几个方面:1.气动噪音气动噪音是发动机高速旋转产生的空气随着转速高速搅动而产生的噪音。

气流在旋转部件的表面逐渐加速并形成高速气流,在某些结构上形成大量湍流,湍流的形成产生了频繁的气音振动。

2.机械噪音机械噪音是由于发动机旋转部件的非理想运动状态引起的,例如齿轮、轴承、活塞、连杆等零部件的摩擦和冲击。

由于工作条件的不同,这些零部件的振动和声音会发生变化,导致机械噪音的产生。

3.排气噪音排气噪音是由于发动机排出气体的高速流动,产生的类似于口哨声的噪音。

二、控制噪音和振动的方法为了控制航空发动机的噪音和振动,科学家们采取了以下几种方法:1.使用声学包采用声学包将整个发动机包裹起来,可以有效地减少机体内部的噪音和振动传导到外部的情况,使得机舱内的噪音和振动得到有效的控制。

2.降低旋转部件的振动采用高强度的材料和更好的制造工艺制造转子、活塞和连杆等零件,可以降低这些零件的振动,减少机体的振动和噪音。

通过精细加工可以减少内部零件之间的摩擦和冲击。

3.降低高速排气流的速度采用扩口排气管和其他排气降速设备,在排气过程中使高速气流减速,从而降低噪音和振动的产生,同时减少对地面和飞机上其他部件产生的干扰。

4.采用主动控制技术通过控制某些系统的振动、加速度、速度和频率等特征,可以使机械振动和气动振动得到更好的控制。

5.采用被动控制技术通过增加导流板、尾锥、离心式消声器等部件的数量,可以抵消因气体流动而产生的噪音和振动。

例如,增加导流板可以让气流更流畅,减少湍流的形成,从而降低噪音和振动的级别。

三、应用展望随着科技的进步,航空发动机噪音和振动控制技术将有望得到更好的应用。

直升机降噪技术

直升机降噪技术

直升机降噪技术摘要:直升机的噪声已经被列为与性能、安全性、可维护性等具有同等重要地位,并作为下一代直升机的重要设计指标之一。

本文介绍了直升机噪声的来源、降低直升机噪声的方法及噪声控制与噪声预测的新成果和新技术。

1引言随着直升机日益广泛的应用和发展,噪声问题越来越引起人们的重视。

民用直升机由于常在人口稠密的城区起飞、着陆以及低空慢速飞行,对周围环境严重的噪声污染将阻碍直升机的广泛使用,军用直升机外部噪声大会影响其隐蔽性,而直升机的舱内噪声则影响乘员舒适性,降低乘坐品质。

适航条例中已对民用直升机的噪声有严格的限制,未来20年直升机的技术性能指标明确提出舱内噪声<85dBA,军用飞机也把噪音指标作为直升机的设计要求之一。

2直升机噪声源直升机的噪声主要来自旋翼、尾桨、发动机、减速器和传动系统等。

旋翼噪声分为旋转噪声、脉冲噪声和宽带噪声。

旋转噪声包括厚度噪声和载荷噪声,由桨叶旋转过程中的力和空气体积脉动所引起,在噪声的低频部分处于支配地位,声能主要分布在旋翼通过频率上。

在低桨尖马赫数(0.5-0.7)时,载荷噪声占旋转噪声的主要部分。

脉冲噪声主要来源于桨涡干扰噪声(BVI)和高速前飞时由激波引起的脉冲噪声(HSI)。

BVI噪声是幅值很高的脉冲声发射,一旦出现,将掩盖其他的噪声,BVI噪声的出现与直升机的飞行操纵状态有关,如高速前飞,带前飞速度下降等。

HSI噪声一般是旋翼特有的,尾桨叶不会产生。

宽带噪声是桨叶上气流的随机脉动力引起,其声压时间历程连续分布,频率谱一般无突出的成分,声能主要分布在150-1000Hz范围。

通常宽带噪声比其他噪声能量低的多,振幅小得多。

旋转噪声和脉冲噪声是旋翼噪声的主要来源。

尾桨噪声与旋翼噪声相似,主要差别是一般不出现HSI噪声;由于尾桨转速比较高,厚度噪声非常严重;尾桨的气动环境比旋翼复杂,其谐波噪声的基频比旋翼高,生理感觉更强。

从远场频谱特性来看,尾桨噪声仅次于旋翼。

现代直升机大部分采用涡轮轴发动机,涡轮轴发动机噪声由两部分组成:进气部分的压缩机噪声和排气部分的排气噪声。

基于材料及结构的直升机噪声抑制技术研究进展

基于材料及结构的直升机噪声抑制技术研究进展

基于材料及结构的直升机噪声抑制技术研究进展李文智*, 曹瑶琴, 何志平(中国直升机设计研究所, 江西 景德镇 333001)摘要:直升机因其独特的飞行模式,实现了快速发展和在各个领域的广泛应用。

随着对直升机舒适性、低声污染性等要求的提出,其噪声问题成为亟须解决的问题。

本文以直升机外部噪声和内部噪声的主要产生来源及传播途径为切入点,综述了国内外基于材料及结构的直升机噪声控制现状,分别阐述了传统隔声材料、智能压电控制材料、声学超材料/结构、阻尼材料的噪声控制特性和效果,传统材料已不再适用于现阶段直升机轻量化减振降噪的需求,智能复合材料、新型吸声结构、声学超材料因其优异的降噪能力及降噪特点,将成为更具发展前景的减振降噪选择。

最后结合现阶段直升机减振降噪材料发展现状,提出未来直升机降噪材料/结构的发展趋势主要为主动降噪技术、共振吸声、超材料声学带隙、阻尼材料降噪等,并为直升机未来减振降噪材料/结构的研究发展方向提出了可行的研究思路。

关键词:直升机;减振降噪;材料;结构;发展现状及趋势doi :10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000095中图分类号:V259 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2022)02-0001-10直升机因其垂直起降、空中悬停、无场地限制等特性,在医疗、运输、侦查、救援等领域得到广泛应用,人们对直升机的认识也通过不同途径得到了极大的提升。

与此同时,日益突出的直升机振动及噪声问题也越来越被关注,该问题一方面会影响装备自身的可靠安全运行,另一方面会对机舱内部人员的身心健康以及周围环境形成噪声危害,也会降低直升机的舒适性和隐蔽性[1]。

近年来,随着民用直升机市场的开拓,直升机行业对直升机噪声及其污染越来越重视,一些国家也已经或正在将直升机噪声水平列入适航条款要求[2]。

此外,在军用直升机领域,除舱内人员舒适性问题外,其隐蔽性问题最为突出。

随着声探测技术的发展,包括瑞典“直升机搜索装置”和英国的“警戒哨”预警系统在内的新型低空声探测系统,以及美、俄等国研发的新型声探测反直升机地雷的逐渐成熟和列装,严重威胁了军用直升机的战场生存能力。

航空器用发动机的噪声产生机制与消除技术

航空器用发动机的噪声产生机制与消除技术

航空器用发动机的噪声产生机制与消除技术航空器的发动机噪声是飞行过程中的主要噪声源之一,对飞行员和乘客的听力健康、航空器的性能和环境影响等方面都具有重要的影响。

因此,研究航空器用发动机噪声的产生机制并开发相应的消除技术变得尤为重要。

本文将介绍航空器用发动机噪声的产生机制和一些常见的消除技术。

发动机噪声的产生机制可以主要分为机械噪声和气动噪声两种。

机械噪声是由于发动机内部机械部件的摩擦、振动和冲击引起的,而气动噪声是由于发动机的进气、压缩、燃烧和排气过程中的气体流动引起的。

接下来,我们将详细探讨这两种机制。

机械噪声的主要源头包括气缸内部的活塞、连杆和曲轴等部件的振动与冲击,以及涡轮和压气机的振动与噪声引擎冷却系统也可能产生一定的噪声。

这些机械噪声主要通过发动机表面的固定点传导和辐射出来。

为减少机械噪声的产生,采用合理的机械设计和制造工艺非常重要。

例如,减震装置和隔音材料的应用可以有效地降低机械噪声。

此外,发动机的平衡和轴线的对中也是减少机械噪声的重要因素。

气动噪声是发动机进气、压缩、燃烧和排气过程中产生的噪声,主要包括进气噪声、压气机噪声、燃烧噪声和喷管噪声。

进气噪声是由于进气口和进气管道中的高速气流引起的,可以通过增加进气导流板、改变进气口形状和采用消音器等方法来减少。

压气机噪声是由于气体在压缩过程中产生的涡旋引起的,减少压气机噪声可以通过改变叶片的形状和增加缓冲层等方法来实现。

燃烧噪声是由于燃烧室内的高温和高压气体引起的,可以通过改变燃烧室的构造和燃料的喷射方式来降低。

喷管噪声是由于喷管内部高速气流的冲击引起的,可以通过改变喷管形状和加装消音器等手段来减少喷管噪声。

除了上述的机械噪声和气动噪声,还有其他一些工作过程的噪声,例如油泵和涡轮喷油嘴的噪声。

为了降低这些噪声的产生,可以采取一些相应的措施,例如使用低噪声材料和采用隔音罩等。

在消除发动机噪声方面,除了以上所提到的机械设计和制造工艺的改进外,还可以通过使用隔音材料覆盖发动机表面,增加吸音孔和吸音垫以减少噪声的反射和辐射;使用减震装置来降低噪声的传导;采用主动噪声控制技术,例如反向噪声发生器和声学屏障等来抵消噪声。

对直升机传动系统故障诊断的探讨

对直升机传动系统故障诊断的探讨

对直升机传动系统故障诊断的探讨直升机传动系统是指直升机发动机与旋翼之间的动力传递机构,主要包括发动机、离合器、传动箱、转向系统和主旋翼的传动系统等。

这些传动系统在直升机的飞行过程中起着至关重要的作用。

一旦传动系统出现故障,将会严重影响直升机的飞行安全性和操作性。

直升机传动系统故障的一般表现有以下几种:振动过大、噪音异常、温度升高、可视零部件异物或磨损、传动系统结构松动或损坏等。

这些故障往往是由传动系统的零部件磨损、结构松动、润滑油不足等引起的。

为了及时发现和排除故障,保障直升机的飞行安全,对传动系统进行故障诊断是非常重要的。

直升机传动系统故障的诊断方法主要分为经验判断和先进的监测技术两种。

一、经验判断法经验判断法是通过飞行员根据自身经验和感觉,结合直升机的飞行状态和表现来判断传动系统是否出现故障。

飞行员可以根据直升机的振动、噪音、温度和其他指标的变化来判断传动系统是否正常。

这种经验判断法受限于飞行员个人经验的局限性,容易造成主观误判,对故障的准确判断和处理不够及时。

二、先进的监测技术先进的监测技术主要包括智能化监测装置、传感器和故障诊断系统等。

这些技术可以通过实时监测直升机传动系统的状态参数,获取丰富的故障信息。

通过在传动箱上安装故障诊断传感器,可以实时检测传动箱的温度、压力、润滑油质量等参数,并将这些数据传输给飞行员的显示屏上。

飞行员可以根据这些数据来判断传动系统是否正常,并及时采取相应的措施。

除了智能化监测装置和传感器,故障诊断系统也是一种先进的监测技术。

故障诊断系统可以通过大数据分析和机器学习算法,对传动系统的故障进行智能判断和分析。

通过对历史故障数据的积累和追踪,系统可以识别出常见的传动系统故障特征,从而提高故障的准确性和及时性。

故障诊断系统还可以对传动系统进行健康评估和预测,提前预防潜在的故障。

对直升机传动系统故障的及时诊断是保障飞行安全的重要环节。

传统的经验判断法在一定程度上存在主观误判的风险,而先进的监测技术可以通过实时监测和数据分析来提高故障的准确性和及时性。

直升机动力系统三大主要动部件噪声问题简介

直升机动力系统三大主要动部件噪声问题简介

直升机动力系统三大主要动部件噪声问题简介直升机在飞行中产生的噪声一直是不容忽视的问题。

军用直升机噪声大会使其过早暴露;民用直升机由于常在人口稠密的城区起飞看陆以及低空慢速飞行,其噪声不仅会对市民及乘员的健康带来不利影响,甚至影响到直升机的市场销售。

因此,从动力系统入手,降低直升机噪声一直是现代直升机设计中的一个重要研究方向。

涡轴发动机、传动系统及旋翼系统作为三大主要动部件,是直升机绝大部分噪声来源。

涡轴发动机转子转速一般在20000〜60000r/min , 旋翼系统转速范围一般不超过500r/min ,而传动系统是将高转速发动机功率转化为低转速旋翼空气动力的桥梁,其传动链上各级齿轮转速介于旋翼低转速与发动机转子高转速之间,因此直升机噪声频率从低到高,涉及范围很大,其动力系统产生噪声的机理、传播途径及影响范围又各不相同,这给直升机噪声硏究带来了很大挑战。

涡轴发动机噪声随着环境保护观念深入人心,各国适航条款对发动机噪声排放提出了明确要求,航空燃气涡轮发动机噪声研究的重要性获得了广泛认同。

但是,航空燃气涡轮发动机噪声硏究工作主要还是围绕大型涡扇发动机的降噪需求展开,专门针对涡轴发动机的噪声研究比较少见。

虽然涡扇发动机噪声硏究方法及成果可以给涡轴发动机设计提供参考,但是由于涡轴发动机转速远高于涡扇发动机,因此有必要开展相关噪声的专门研究。

涡轴发动机主要噪声来源于气流通道中引起的气动噪声以及发动机结构振动产生的机械噪声,其中气动噪声与结构振动相互耦合,使得发动机噪声硏究成为异常复杂的多物理场耦合问题。

涡轴发动机噪声测试通常在专业的地面声学试车台上进行,其目的在于明确发动机噪声特性,通过诊断程序判别发动机具体的噪声源,以及为满足飞机噪声适航审定的要求而获取噪声数据。

对航空燃气涡轮发动机噪声的硏究,基本上都是在户外试车台或消声室等理想声场内进行。

透博梅卡公司在阿赫尤(Arrius-2B2 )涡轴发动机的进气口和排气口上加装声衬,法国航空航天局(ONERA )利用大规模的3D传声器阵列技术在户外试车台上专门测量了阿赫尤的噪声级数据,验证了这项改动能使整台发动机降低7dB噪声。

民用直升机设计中的振动问题研究

民用直升机设计中的振动问题研究

民用直升机设计中的振动问题研究一、引言直升机作为一种重要的空中交通工具,已经越来越广泛地应用于民用领域。

但是,在直升机的设计和运行中,振动问题一直是一个重要的研究方向,因为这会对直升机的稳定性、安全性和舒适性产生直接影响。

因此,本文将对民用直升机设计中的振动问题进行研究,以期为直升机的设计和运行提供参考。

二、振动的原因直升机在运行过程中产生的振动有多种原因,主要包括以下几个方面:1. 旋翼振动:旋翼是直升机运行的核心部件,其旋转带来的离心力和向心力将引起机体的振动。

2. 发动机振动:直升机的发动机在运行中也会产生不同程度的振动,这将影响机体的平稳性和安全性。

3. 噪声振动:直升机的作业噪声不仅会对人体健康产生不良影响,还会对机体产生较大影响,特别是在低空飞行时。

4. 飞行过程中的气动力学振动:其中包括气流扰动、风叶噪声等。

这些振动将通过机体和座舱传导到机组人员和乘客身上,对其产生影响。

因此,直升机振动控制的研究主要集中在减少机体的振动,提高舒适度和安全性。

三、振动控制策略为了降低直升机振动的干扰,设计师们采用了多种技术手段,包括以下几种:1. 主旋翼控制系统:主旋翼控制系统的设计和改进一直是直升机振动控制的重点研究内容。

其作用在于保证直升机的平稳性和安全性。

2. 失速报警系统:失速是直升机在运行过程中的一种危险现象,而且往往与振动相伴而行。

为了保障行车安全,直升机配备了失速报警系统,其作用是发出警报提醒驾驶员采取及时措施。

3. 振动控制技术:振动控制技术主要包括被动控制和主动控制两种方式。

被动控制主要采用减震器、隔振垫等减震设备降低振动干扰。

而主动控制采用振动抑制器控制系统,通过计算机控制减少机体、座舱的振动,提高飞行舒适度和安全性。

4. 结构设计和材料改进:结构设计和材料改进对于减少振动干扰也具有重要作用。

直升机的设计中,应考虑机体和各部位的结构设计是否合理,材料是否优质,同时还要考虑各部整体松动度大还是小。

航空发动机的声学特性与控制

航空发动机的声学特性与控制

航空发动机的声学特性与控制在现代航空领域,航空发动机无疑是飞机的核心组件之一。

然而,伴随其强大动力输出的同时,也产生了一个不可忽视的问题——噪音。

航空发动机的噪音不仅对周围环境造成影响,还可能干扰飞机内部的舒适性。

因此,深入了解航空发动机的声学特性并采取有效的控制措施显得至关重要。

要理解航空发动机的声学特性,首先得从其噪音产生的源头说起。

航空发动机的噪音主要来源于三个方面:风扇、压气机和涡轮。

风扇在高速旋转时,叶片与空气相互作用,产生压力脉动和气流扰动,从而引发噪音。

压气机中的叶片列在对气流进行压缩的过程中,由于气流的不均匀性和叶片表面的边界层分离,也会产生噪音。

涡轮部分则由于高温高速燃气的流动和叶片的相互作用而产生噪音。

航空发动机的声学特性还与发动机的工作状态密切相关。

在不同的转速、功率和飞行速度下,发动机产生的噪音频率和强度都会有所不同。

例如,在起飞阶段,发动机通常处于大功率工作状态,此时产生的噪音强度较大,且以低频为主;而在巡航阶段,发动机功率相对较低,噪音强度会有所减小,频率也会向中高频段转移。

航空发动机的噪音具有复杂的频谱特性。

从低频到高频,涵盖了广泛的频率范围。

低频噪音通常具有较强的穿透力,能够传播较远的距离;高频噪音则相对较容易被空气吸收和衰减。

此外,噪音的传播方向也不是均匀的,而是呈现出一定的方向性特征。

了解了航空发动机的声学特性,接下来就是如何对其进行控制。

目前,主要的控制方法可以分为两类:主动控制和被动控制。

被动控制是较为常见的方法,包括采用吸音材料、优化发动机的结构设计以及使用消音器等。

吸音材料可以有效地吸收发动机内部产生的噪音,减少其向外传播。

通过对发动机结构的优化,如调整叶片的形状、间距和角度等,可以降低气流的扰动和压力脉动,从而减少噪音的产生。

消音器则是通过内部的特殊结构,对噪音进行反射、吸收和干涉,以达到降低噪音的效果。

主动控制则是一种更为先进的技术。

它通过实时监测发动机的工作状态和噪音信号,然后利用控制系统产生相应的反噪音信号,来抵消原有的噪音。

飞行器动力系统的噪声控制技术

飞行器动力系统的噪声控制技术

飞行器动力系统的噪声控制技术在现代航空航天领域,飞行器动力系统的噪声问题一直备受关注。

随着航空运输业的迅速发展以及人们对环境质量要求的不断提高,有效控制飞行器动力系统产生的噪声变得至关重要。

飞行器动力系统产生的噪声不仅会对乘客和机组人员的舒适度造成影响,还可能对周围居民的生活环境带来干扰。

同时,高强度的噪声还可能对飞行器的结构和设备产生损害,影响其可靠性和安全性。

要理解飞行器动力系统的噪声控制技术,首先需要了解噪声的产生源头。

飞行器的动力系统主要包括喷气发动机和螺旋桨发动机。

在喷气发动机中,高速气流的喷射、燃烧过程以及涡轮的转动等都会产生强烈的噪声。

而螺旋桨发动机则主要是由于螺旋桨叶片切割空气时产生的气流扰动而发声。

针对喷气发动机的噪声控制,常见的技术手段之一是优化发动机的设计。

通过改进发动机的内部结构,如优化燃烧室的形状、调整涡轮叶片的几何参数等,可以减少气流的紊乱和压力波动,从而降低噪声的产生。

另外,采用新型的材料来制造发动机部件,如使用具有良好隔音性能的复合材料,也能在一定程度上减轻噪声的传播。

消声器的应用也是降低喷气发动机噪声的重要方法。

消声器通过内部的特殊结构,如吸声材料、反射板和共振腔等,对声波进行吸收、反射和干涉,从而减弱噪声的能量。

例如,在发动机的尾喷管处安装消声器,可以有效地降低喷气噪声。

对于螺旋桨发动机而言,优化螺旋桨的设计是关键。

合理设计螺旋桨的叶片形状、数量和间距,可以减少气流的分离和涡流的产生,从而降低噪声水平。

此外,采用变距螺旋桨或者多叶螺旋桨也能在一定程度上改善噪声特性。

除了在动力系统的设计和制造环节进行噪声控制,在飞行器的整体布局上也可以采取一些措施。

例如,合理安排发动机的位置,使其远离机舱和机身表面,以减少噪声向内部和外部的传播。

在机身表面采用隔音材料和吸声结构,能够有效地阻挡和吸收噪声。

声学衬垫技术在飞行器噪声控制中也发挥着重要作用。

声学衬垫通常安装在发动机进气道和喷管的内壁,其由多层多孔材料和微穿孔板组成,可以有效地吸收和散射声波,降低噪声的反射和传播。

直升机舱内噪声特性分析

直升机舱内噪声特性分析

直升机舱内噪声特性分析殷鹏; 黄斌根; 刘忠超【期刊名称】《《直升机技术》》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】4页(P28-31)【关键词】直升机; 舱内噪声; 噪声特性【作者】殷鹏; 黄斌根; 刘忠超【作者单位】中国直升机设计研究所江西景德镇 333001【正文语种】中文【中图分类】V216.5+4; V244.1+30 引言以往设计直升机时,主要关注的是动力、结构、气动等方面的问题,而噪声总被认为是一个次要问题。

随着直升机在民用和军用领域的应用越来越广,直升机的噪声问题也开始得到了重视。

在军用方面,可以利用直升机的噪声特性信息进行探测、定位、识别来反制敌方直升机,而降低己方直升机的噪声则可以减小被探测的概率;在民用方面,降低直升机的噪声则可增加乘员乘坐时的舒适性。

进行声源定位和噪声控制之前,首先需要了解的就是直升机的噪声特性。

直升机噪声主要来自三大动部件,即旋翼系统、发动机和传动系统。

旋翼系统旋转产生周期变化的气动噪声;发动机噪声主要来自进气部分的压气机噪声和排气部分的排气噪声;传动系统噪声主要为各级齿轮啮合和旋转部件旋转等产生的噪声[1]。

本文以某型直升机为研究对象,测量了多个飞行状态下的噪声,进行了噪声源分析与倍频程声压级分析,了解了直升机的主要噪声源与噪声能量分布情况。

分析结果为该型直升机的噪声控制提供了有效的依据。

1 噪声测量试验概述在直升机机体上共21个位置布置了传声器,位置示意图见图1、图2。

其中舱内传声器使用B&K 4189普通传声器,量程为±140Pa;舱外传声器使用CHZ401高声强传声器,量程为±2500Pa;数据采集设备使用B&K 3053采集卡,采样率为65536Hz。

本次测量试验一共记录了6个飞行状态下的噪声数据,飞行状态详见表1。

图1 传声器测点布置示意图(舱外)图2 传声器测点布置示意图(舱内)表1 飞行状态飞行状态速度高度地效悬停-5m无地效悬停-20m爬升-20m~500m平飞160km/h500m平飞180km/h500m平飞200km/h500m2 A计权网络评估噪声特性往往需要考虑人耳对噪声的感受。

直升机齿轮传动中振动噪声及诊断技术研究

直升机齿轮传动中振动噪声及诊断技术研究

《装备制造技术》2012年第12期直升机的振动和噪声主要来源于旋翼、发动机和传动系统,而传动系统又恰好位于直升机驾驶舱和乘员舱的上面,因此,直升机传动系统的振动和噪声水平直接影响到直升机的舒适性。

同时,振动和噪声也是反映传动系统品质的重要指标之一,同样的传动系统如果噪声和振动水平低,则其使用寿命也一定长,可靠性安全性也会高。

噪声是发声体作无规则振动时产生的声音,由此说明振动和噪声是紧密相关的,它们的起源相同,如果所有振动消除,则噪声也不会存在。

直升机的振动和噪声主要来源于旋翼、发动机和传动系统,而传动系统又恰好位于直升机驾驶舱和乘员舱的上面,因此,直升机传动系统的振动和噪声水平直接影响到直升机的舒适性。

同时,振动和噪声也是反映传动系统品质的重要指标之一,同样的传动系统如果噪声和振动水平低,则其使用寿命也一定长,可靠性和安全性也会高。

门捷列夫曾经针对科学的意义做出如下回答:“科学,只有当人类懂得测量时才开始”。

所以本文将针对如何通过进行必要的噪声测量或振动监控手段,提前发现直升机传动系统的故障隐患,保证传动系统运行可靠性和稳定性。

1直升机传动系统的振动、噪声机理分析直升机传动的振动和噪声主要来自于减速器。

减速器的振动和噪声是复杂的齿轮、轴承、轴和机匣之间的交互作用。

其影响因素包括:齿轮啮合力(激振力)、啮合齿对数、齿轮精度、传动误差、接触比、齿廓修正、齿轮侧隙、材料、表面光洁度、轴承支撑位置、机匣刚度、不平衡和连接的不对中、共振等。

在齿轮传动系统中,根据机理的不同,可将噪声分成加速度噪声和自鸣噪声两种。

一方面,在齿轮轮齿啮合时,由于冲击而使齿轮产生很大的加速度并会引起周围介质扰动,由这种扰动产生的声辐射称为齿轮的加速度噪声。

另一方面,在齿轮动态啮合力作用下,传动系统的各零部件会产生振动,这些振动所产生的声辐射称为自鸣噪声。

对于开式齿轮传动,加速度噪声由轮齿冲击处直接辐射出来,自鸣噪声则由齿轮、传动轴等处辐射出来。

直升机传动系统主减速器故障诊断方法

直升机传动系统主减速器故障诊断方法

直升机传动系统主减速器故障诊断方法摘要:本文总结了直升机传动系统主减速器零部件常见失效形式,对振动及噪声机理及齿轮、轴承故障振动信号特点进行了分析,提取了主减速器常见故障的振动信号特征。

根据提取的主减速器故障信号的特征,提出行之有效的诊断方法,为主减速器故障诊断提供了新思路新方法。

关键词:直升机传动系统故障诊断检测1引言直升机传动系统是直升机三大动部件之一,一般包括“三轴两器”,即主减速器、中间减速器、尾减速器、动力输入轴、尾传动轴。

它将发动机的功率按要求的转速比和转向传递给主旋翼和尾桨,同时传动各种直升机附件,并通过它将旋翼的气动载荷传递给机身。

直升机性能很大程度上取决于传动系统的性能。

随着直升机在军用和民用中的作用日益增强,地位日益提高,其可靠性和安全性问题越来越受到重视。

传动系统作为直升机关键部件,其可靠性对直升机安全至关重要,加强对直升机传动系统状态监测及故障诊断技术的研究具有重要的意义。

本文主要对直升机传动系统主减速器的故障预测、诊断的常用方法进行研究。

2主减速器零部件常见失效形式主减速器机匣内安装有齿轮、滚动轴承和轴等零部件,这三类主要零部件失效时产生的故障通常会互相影响,通常轴和滚动轴承的失效也会引起齿轮的啮合状态发生变化,表现为齿轮的失效。

齿轮投入使用后,由于制造缺陷或维护不当,会产生各种形式的失效,失效形式又随齿轮材料、热处理、安装和运转状态等因素的不同而不同,常见的齿轮失效形式有:齿面磨损、齿面胶合和擦伤、齿面接触疲劳、弯曲疲劳和断齿等。

主减速器中轴和轴系常见的失效形式有:轴有较严重的不平衡、弯曲变形、不对中等。

主减速器中滚动轴承的失效形式有:内环、外环和滚动体的点蚀和疲劳剥落、保持架损伤等。

3主减速器振动噪声产生的机理直升机主减速器工作过程中,其运行状态与故障的征兆主要由温度、润滑油中磨粒含量及形态、齿轮箱的振动及辐射的噪声、齿轮传动轴的扭振和转矩、齿轮齿根应力分布等构成。

飞机的引擎发出了噪音。

飞机的引擎发出了噪音。

飞机的引擎发出了噪音。

飞机的引擎发出了噪音
引言
飞机作为一种重要的交通工具,为人们提供了便捷的出行方式。

然而,有时我们可能会遇到飞机的引擎发出噪音的问题。

本文将探
讨飞机引擎噪音的原因以及可能的解决方法。

噪音的原因
1. 外部环境因素:飞机在起飞、降落或在高速飞行时所经历的
大气压力差异会导致引擎噪音的增加。

2. 引擎老化:飞机引擎的长期使用会导致部分零件的磨损和老化,从而增加噪音的产生。

3. 零件故障:引擎内部零件的故障,如轴承磨损、活塞杆脱落等,都可能导致噪音的产生。

解决方法
1. 定期维护:定期对飞机引擎进行维护和检查,及时更换老化
的零件,以减少噪音的产生。

2. 技术改进:不断改进飞机引擎的设计和制造工艺,降低噪音的产生。

3. 噪音屏障:在飞机引擎周围设置噪音屏障,减少噪音传播到机舱内部,提高乘客的舒适度。

4. 飞行路线优化:通过优化飞行路线,避免在密集居民区附近飞行,减少噪音对居民的影响。

结论
飞机的引擎发出噪音是一个常见的问题,但我们可以通过定期维护、技术改进、设置噪音屏障和优化飞行路线等方法来减少噪音的产生。

在未来,随着技术的不断发展,相信飞机噪音问题会得到进一步的改善,为乘客提供更加安静、舒适的飞行体验。

噪声源控制对直升机减速器的影响

噪声源控制对直升机减速器的影响

噪声源控制对直升机减速器的影响噪声源控制对直升机减速器的影响直升机减速器是直升机中至关重要的机械部件之一,其功能是将发动机的高速旋转运动转换为旋转矩,以降低旋翼的转速。

噪声源控制是对减速器性能和寿命产生重要影响的因素之一。

下面将逐步阐述噪声源控制对直升机减速器的影响。

第一步:了解噪声源控制的重要性噪声源是指直升机运行过程中产生的噪音的来源。

直升机的发动机和旋翼系统是主要的噪声源。

这些噪声不仅对飞行员和机组人员造成听力损伤,还会对直升机的机械部件产生不利影响,尤其是减速器。

第二步:分析噪声源对减速器的影响噪声源产生的振动会传导到减速器上,引起减速器内部零部件的振动。

这种振动会导致零部件的疲劳破坏和寿命缩短。

此外,噪声源还会通过机体结构传导到减速器上,增加减速器的振动和噪声水平。

这些振动和噪声会降低减速器的工作效率,增加摩擦和磨损,进而影响减速器的可靠性和寿命。

第三步:探讨噪声源控制的方法为了减少噪声源对减速器的影响,可以采取以下措施:1. 发动机隔音设计:通过改进发动机的隔音设计,减少发动机噪声的传导到减速器上。

这可以通过增加隔音材料、改变发动机外形等方法实现。

2. 旋翼系统设计优化:改进旋翼系统的设计,降低旋翼系统产生的噪声。

例如,使用减噪旋翼叶片、减震措施等。

3. 振动控制:采用振动控制技术,降低减速器的振动水平。

例如,使用主动振动控制技术、减振器等。

第四步:总结噪声源控制对减速器的影响噪声源控制对直升机减速器的影响是显而易见的。

减少噪声源的振动传导和机体结构传导对减速器的寿命和可靠性有着重要的影响。

通过改进发动机隔音设计、旋翼系统设计优化和振动控制等方法,可以减少噪声源对减速器的影响,提高减速器的工作效率和寿命。

综上所述,噪声源控制对直升机减速器有着重要的影响。

通过采取有效的噪声源控制措施,可以降低减速器的振动和噪声水平,提高减速器的可靠性和寿命。

这对于直升机的安全飞行和机械部件的使用寿命至关重要。

噪声环境对直升机飞行人员的影响及防护

噪声环境对直升机飞行人员的影响及防护

噪声环境对直升机飞行人员的影响及防护林燕【摘要】@@ 1 噪声的来源和特点rn直升机噪声主要来自发动机,其次是传动装置、旋翼和尾桨、尾桨齿轮箱等,武装直升机的武器装备系统也是另一重要的噪音源.目前直升机噪声强度一般在100~130 dB,武装直升机武器发射时,噪声强度可高达140 dB,噪声强度太大,远远超过了人的可耐受水平,严重危害着飞行员的身心健康.【期刊名称】《中国疗养医学》【年(卷),期】2011(020)006【总页数】1页(P503-503)【关键词】噪声;环境;直升机飞行人员;影响;防护【作者】林燕【作者单位】266071,空军青岛航空医学鉴定训练中心【正文语种】中文1 噪声的来源和特点直升机噪声主要来自发动机,其次是传动装置、旋翼和尾桨、尾桨齿轮箱等,武装直升机的武器装备系统也是另一重要的噪音源。

目前直升机噪声强度一般在100~130 dB,武装直升机武器发射时,噪声强度可高达140 dB,噪声强度太大,远远超过了人的可耐受水平,严重危害着飞行员的身心健康。

2 噪声对人体的影响直升机噪声对听力的损害最直接,也最为明显。

据国外资料显示,直升机飞行员出现听力损害在30%以上,统计发生率最高达74%,我国有报道直升机飞行员为20%,机务人员为16%[1]。

直升机的噪声造成空、地勤人员的听力损害以暂时性听觉迁移(听力疲劳)为主,范围比例比较小。

因此,直升机飞行人员在飞行中往往只感觉听力疲劳,而无听力丧失的感觉,只是做听力检查时才被发现。

直升机噪声对飞行人员的另一影响是对语言交流的干扰。

直升机噪声峰值与语言通讯频率正好一致,对语言通讯产生严重的干扰和掩盖,造成直升机乘员之间或与地面指挥联络困难。

与飞机一样,直升机的噪声还能对人体神经系统、循环系统、消化系统造成不同程度的影响。

3 噪声的防护改进直升机设计,降低噪声源的噪声强度是预防噪声的根本手段。

随着直升机制造技术的不断发展,其噪声水平越来越低。

Z8A型直升机主减处异响故障分析

Z8A型直升机主减处异响故障分析

Z8A型直升机主减处异响故障分析发布时间:2022-10-30T08:09:08.241Z 来源:《科学与技术》2022年第13期作者:段继阳[导读] 2016年夏在某直升机场进行日常训练结束后,一架Z8A型直升机机组按程序进行关车,当旋翼转速下降至50r/min左右时,主减部位发生较大金属撞击声音,持续时间约5秒钟。

段继阳应急管理部森林消防局昆明航空救援支队云南省昆明市安宁市 650300 1、故障现象2016年夏在某直升机场进行日常训练结束后,一架Z8A型直升机机组按程序进行关车,当旋翼转速下降至50r/min左右时,主减部位发生较大金属撞击声音,持续时间约5秒钟。

2 、故障查处主减处异响可能原因是主减上附件在低转速情况下工作状态不稳定造成的,主减上安装的传动附件有旋翼刹车装置、交流发电机、液压泵、主减滑油泵、滑油散热风扇、传动轴,异响原因是这些附件上产生或是主减内部产生,按照工作量和可能性由小到大的思路逐一进行分析检查和排除:a、旋翼刹车是在故障现象产生时使用的一个设备,刹车装置是利用液压将两组刹车片同时夹住刹车盘。

两组刹车片的刹车间隙不均匀、刹车片掉块、刹车压力不稳定可能会出现刹车装置工作状态不稳定。

通过检查旋翼刹车的两组刹车片和刹车盘的间隙、刹车片的磨损状态未见异常,刹车工作时压力稳定,暂时排除刹车装置问题。

b、关车过程中,主减和发动机都是靠惯性自转减速,此时发动机输入主减的转速可能大于或者小于主减输入端转速。

当发动机转速下降较快,也就是发动机输出转速较小时,主减输入端自由行程离合器会脱开;当发动机输出转速较大时,自由行程离合器会接通。

如果出现频离合器繁通断的情况可能会出现异响情况。

机组通过目视和拨动传动轴检查发现1、2号传动轴状态无异常,3号传动轴转动中有轻微卡顿。

通过分解检查3号传动轴的离合器,发现组双排球轴承在转动时受到轴向力时会出现卡顿,不受轴向力时轴承能正常转动。

正常情况下该轴承仅仅支撑轴传递的扭力,是没有轴向力的。

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直升机动力系统三大主要动部件噪声问题简介
直升机在飞行中产生的噪声一直是不容忽视的问题。

军用直升机噪声大会使其过早暴露;民用直升机由于常在人口稠密的城区起飞着陆以及低空慢速飞行,其噪声不仅会对市民及乘员的健康带来不利影响,甚至影响到直升机的市场销售。

因此,从动力系统入手,降低直升机噪声一直是现代直升机设计中的一个重要研究方向。

涡轴发动机、传动系统及旋翼系统作为三大主要动部件,是直升机绝大部分噪声来源。

涡轴发动机转子转速一般在20000~60000r/min,旋翼系统转速范围一般不超过500r/min,而传动系统是将高转速发动机功率转化为低转速旋翼空气动力的桥梁,其传动链上各级齿轮转速介于旋翼低转速与发动机转子高转速之间,因此直升机噪声频率从低到高,涉及范围很大,其动力系统产生噪声的机理、传播途径及影响范围又各不相同,这给直升机噪声研究带来了很大挑战。

涡轴发动机噪声
随着环境保护观念深入人心,各国适航条款对发动机噪声排放提出了明确要求,航空燃气涡轮发动机噪声研究的重要性获得了广泛认同。

但是,航空燃气涡轮发动机噪声研究工作主要还是围绕大型涡扇发动机的降噪需求展开,专门针对涡轴发动机的噪声研究比较少见。

虽然涡扇发动机噪声研究方法及成果可以给涡轴发动机设计提供参考,但
是由于涡轴发动机转速远高于涡扇发动机,因此有必要开展相关噪声的专门研究。

涡轴发动机主要噪声来源于气流通道中引起的气动噪声以及发动机结构振动产生的机械噪声,其中气动噪声与结构振动相互耦合,使得发动机噪声研究成为异常复杂的多物理场耦合问题。

涡轴发动机噪声测试通常在专业的地面声学试车台上进行,其目的在于明确发动机噪声特性,通过诊断程序判别发动机具体的噪声源,以及为满足飞机噪声适航审定的要求而获取噪声数据。

对航空燃气涡轮发动机噪声的研究,基本上都是在户外试车台或消声室等理想声场内进行。

透博梅卡公司在阿赫尤(Arrius-2B2)涡轴发动机的进气口和排气口上加装声衬,法国航空航天局(ONERA)利用大规模的3D传声器阵列技术在户外试车台上专门测量了阿赫尤的噪声级数据,验证了这项改动能使整台发动机降低7dB噪声。

欧盟技术发展框架大纲FP7中,针对涡轴发动机噪声专门开展了涡轴发动机噪声排放识别(TEENI)计划。

TEENI计划集合了透博梅卡公司、Avio公司、德国航空航天研究试验院(DLR)以及ONERA等欧洲11家公司及研究单位,以阿蒂丹(Ardiden-1H)发动机为研究平台,重点研究了发动机各部件对宽带噪声排放的贡献,并通过在进气与排气通道中安装声衬来减小噪声排放。

在先进直升机设计中,直升机设计人员针对涡轴发动机噪声产生机理及特点,通过详细分析及试验能够实现有效降低发动机噪声排放的目的。

例如,通过控制发动机燃烧室火焰稳定燃烧,可以减少燃烧室内压力的随机脉动,有效降低燃烧室产生的噪声;通过采用结构优化设计方法优化发动机及传动系统结构来改进喷口设计,从而降低发动机进出风口的排气噪声水平。

西科斯基公司在RAH-66科曼奇直升机尾梁两侧设置向下狭长的带状排气口,发动机喷气排入尾撑内部的宽大流道,然后导入带状排气口,这样可以极大地强化与环境空气的混合,达到降低发动机排气噪声水平的目的,增强直升机隐身性能。

传动系统噪声
传动系统噪声主要源于因齿轮啮合误差引起的高频啮合激振力引起的机匣、支架等结构的振动而产生的结构性噪声,此噪声为谐波噪声。

传动系统噪声与机械振动紧密联系且相互耦合影响,因此噪声水平也是反映传动系统品质的重要指标:一方面噪声可能影响系统性能,导致系统零部件过早疲劳,甚至失效;另一方面传动系统噪声是直升机舱内噪声的最主要来源,对直升机乘员直接产生不利影响。

直升机传动系统减振降噪技术研究对保障系统性能,提高系统安全性和可靠性以及乘员舒适性方面有着重要意义,直升机发展过程中应将噪声水平作为传动系统设计先进与否的主要考核指标。

20世纪90年代,先进旋翼机传动系统研究(ART)计划由美国航空航天局(NASA)与美军牵头,波音公司、西科斯基公司、麦道公司和贝尔公司均积极响应,主要目的在于实现直升机传动系统减重、降噪、提高寿命和可靠性。

ART计划将传动系统噪声在1987年主流水平基础上减少10dB作为判别传动系统先进与否的三大重要指标之一。

经过多年持续研究,各公司在直升机传动系统领域均达到了预定的目标,取得了丰硕成果。

2001年,美军又提出了21世纪旋翼机传动系统研究(RDS-21)计划,该计划本质上是ART项目的延续,主要由波音公司和西科斯基公司参与。

RDS-21计划对新一代直升机传动系统减重、降噪、提高寿命、降低全生命周期费用提出了明确而愈来愈高的要求,其中传动系统发出的噪声须再降低15dB。

美国在ART计划及后续的RDS-21计划实施过程中,对直升机传动系统噪声的控制技术研究足够重视,对噪声控制以具体的噪声下降指标来考核。

NASA刘易斯研究中心的齿轮传动噪声研究试验器专门对直升机齿轮传动噪声产生原因进行了广泛的研究,取得了不少成果。

该试验器以OH-58D基奥瓦直升机主减速器为平台,对基准机和采用低噪声设计的基奥瓦直升机进行噪声对比试验,试验结果表明噪声降幅可达7~16dB,验证了低噪声传动系统设计技术的有效性。

由于传动系统噪声主要由齿轮啮合误差引起的结构振动产生,因此传动系统降噪技术的重点在于各种吸振、隔振、连接及阻尼结构的理论分析和设计技术研究,以及加工装配精度对转子、齿轮动力特性及噪声的影响分析研究。

ART计划中各直升机公司通过改进传动系统齿形设计以减小齿轮啮合噪声,并采用在主减速器均扭装置设置弹性层以及在主减速器输入齿轮轮辐设置弹性花键等手段来实现噪声传播途径的衰减隔断。

波音公司在传动机匣设置压电作动器,在微处理机控制下生成与噪声相位0相差180°的反向波形,从而实现主动抵消噪声,CH-47直升机台架试验及前齿轮箱全尺寸模拟试验结果表明主动减噪的效果良好。

基于贝尔407直升机平台,贝尔公司也研究了多谐波主动结构声控的可行性,以实现将传动系统传到直升机驾驶舱的噪声降低的目的。

通过对直升机主传动系统噪声主成分进行分析,导出传动阶段的主导声源,应用压电陶瓷作动器以控制声波在变速箱配套支撑或接收面板中的传播。

旋翼系统噪声
涡轴发动机及传动系统产生的噪声由于频率较高,在传播过程中衰减很快,因此影响范围主要集中于机舱内的乘员。

旋翼系统转速较低,与空气作用产生的低频噪声穿透能力强,对于直升机周边环境而言,旋翼系统噪声为主要成分,因此对于直升机旋翼系统噪声原理、噪声
测试及噪声控制技术的研究比发动机和传动系统噪声研究开展得更加深入。

直升机旋翼系统噪声通常分为旋转噪声、宽带噪声和桨叶拍击噪声,其中旋转噪声是由桨叶旋转而引起的周期性离散噪声,可进一步细分为厚度噪声、载荷噪声、桨-涡干扰噪声(BVI)和高速脉冲噪声(HIS)。

旋翼系统产生的各类噪声的机理、频段及产生位置均各不相同,因此旋翼系统噪声相对于直升机位置具有指向性,比如厚度噪声和高速脉冲噪声主要向前传播,载荷噪声及宽带噪声主要垂直飞行平面向地面传播。

NASA刘易斯研究中心齿轮传动噪声研究试验器。

旋翼系统噪声研究主要集中在噪声计算和噪声控制技术,旋翼噪声计算与旋翼流场的求解密切相关。

近年来随着旋翼计算流体力学(CFD)技术的快速发展,桨叶表面气动力计算精度得到很大提高,由此带来噪声计算精度的同步提高。

目前旋翼气动噪声领域常见的计算方法是Kirchhoff方法和FW-H方法。

采用CFD/FW-H方程计算所得旋翼BVI噪声声压级沿球面空间的分布。

旋翼系统噪声控制技术通过发展旋翼被动降噪设计或旋翼主动降噪设计技术来实现。

旋翼被动降噪设计是通过旋翼的气动布局优化以降低特定种类噪声分量,设计对象包括后掠、尖削和下反等不同构型桨尖的优化设计,旋翼翼形的优化设计,旋翼桨叶的扭转角分布设计,旋翼桨叶弦长分布优化设计等。

英国BERP计划IV阶段发展的一种先进桨尖形式的旋翼能有效实现直升机外部噪声的下降。

欧盟“旋翼气动噪声优化项目”(ERATO)通过旋翼气动布局优化使得噪声下降了7dB。

旋翼主动降噪设计技术通过在旋翼内安装传感器、作动器等装置来实现旋翼桨叶攻角或相位的主动控制以降低旋翼噪声。

主动降噪设计技术包括高阶谐波控制、单片桨叶控制、主动后缘小翼控制、噪声声压抵消以及自适应旋翼控制等。

西科斯基公司在SMART旋翼项目中重点开展在旋翼桨叶上布置前缘和后缘装置进行降低振动和噪声的研究,目前该项目已完成验证机试验,计划进行飞行试验。

空客直升机公司研究了通过双襟翼特殊设计降低BVI噪声的ADASYS旋翼,其双襟翼通过压电材料装置以每分钟15~40次的频率进行驱动,从而改变桨叶的气流和运动,降低直升机降落时的振动和噪声。

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