飞机巡航近场噪声经验预测方法研究

巡航状态下的机体表面噪声,其声源分为点声源和分布式声源.推进系统噪声中,风扇、压气机、核心、涡轮噪声可视为点声源,采用飞行修正的远场噪声预测方法.喷气噪声和机体噪声(机翼或尾翼后缘噪声、机身湍流边界层噪声)则为分布式声源,采用工程近场的方法进行预测.采用噪声源半经验参数关联模型,发展了巡航条件下的机体表面噪声预测计算方法.该计算方法可以对飞机机体(机身、机翼或尾翼等)外表面声场进行预测,并能够对各噪声源的辐射特性进行计算.以ARJ21-700为例:飞行高度10 000 m,飞行马赫数0.7,对机背表面(纵轴)5个点进行了声场预测.计算结果表明:风扇噪声是巡航条件下的最主要声源,其次为涡轮噪声、后缘噪声以及喷气混合噪声,各观察点的次要噪声源有所不同.     

基于VA-One的湍流边界层噪声计算方法的仿真分析

以基于统计能量法(SEA)的VA-One软件为平台,针对湍流边界层噪声源的计算方法,在VA-One中以某型涡桨飞机外表面噪声实测时的状态为依据进行建模。开展了湍流边界层噪声源计算方法的仿真研究,并将仿真计算结果与实测结果进行对比分析。进而验证建模方法的可行性和有效性。     

基于凸多面体的结构性故障模型对飞行包线影响研究

飞机的安全飞行范围和飞行限制条件是保证飞行安全的关键指标,飞机失事大多是在超出安全飞行包线范围下发生的,因此在飞行的过程中,实时准确的预估飞行包线,提供飞行保护措施,对提高飞行安全具有重要的意义。本文针对飞机结构性故障的特点,研究了飞机故障和飞行包线的定性定量关系,基于凸多面体模型建立了飞机小扰动线性故障模型,通过最小二乘参数估计方法进行气动参数的在线估计与辨识,确定故障情况下的气动参数,从而进行飞行包线快速估算,提供包线保护控制依据。仿真结果验证本方法对结构性故障情况下包线估算是快速有效的。     

地面声学环境下的无人机螺旋桨气动噪声试验

为了研究某无人机螺旋桨在地面起飞工况下的气动噪声,研制了螺旋桨气动噪声试验平台,在地面声学环境下开展了螺旋桨的气动噪声试验,获取了螺旋桨的气动性能和远场噪声特性,分析了拉力、扭矩等气动参数和远场噪声指向性等随螺旋桨转速、桨叶角的变化规律。结果表明：拉力、扭矩等气动参数随着转速、桨叶角的增大而增大;远场噪声最大的区域随着螺旋桨转速和桨叶角的变化而移动;所建立的试验平台和方案可以为飞机螺旋桨的气动噪声评估和优化提供帮助。     

电动螺旋桨飞机舱内噪声特性分析及优化

电动螺旋桨飞机运行中机舱内噪声,严重影响驾驶员和乘客乘坐的舒适性,因而对其舱内噪声特性研究十分必要。本文以某型电动螺旋桨飞机为研究对象,对其运用大涡模拟计算螺旋桨旋转产生的气动噪声并将其作为舱内噪声的边界条件,采用FEM、BEM耦合理论得到封闭声腔下舱内声振耦合声场分布,通过试验场点与数值场点来对比验证。研究表明,随着螺旋桨转速升高,在飞机的头部和尾部处声压级较高,舱内场点总声压级试验结果与数值计算结果非常吻合,在飞机巡航时人耳处总声压级最大误差为3.6%。以人耳处A计权为目标值,通过响应面法优化飞机舱内噪声,建立了人耳处总声压级(计权A)与各个试验因素(材料、厚度、面积)之间二次方模型,结果显示人耳处总声压级(计权A)降低了12dB。证明了计算电动螺旋桨飞机舱内噪声方法的准确性,为舱内噪声优化提供了一种简单有效的方法。     

基于FW-H声学模型的飞机机体气动噪声仿真

目前,利用发动机地面试车噪声特性预测飞机起飞着陆噪声级往往忽略了飞机机体气动噪声的影响。针对这一点,对机场飞机噪声进行了分析,提出利用Ffowcs-WilliamsHawkings声学模型对飞机机体气动噪声进行预测,并以空客A380飞机为例,采用Ansys Fluent仿真平台对其机体噪声进行了仿真分析,获得了流场流线和声压强度图。结果表明,飞机机体噪声是一种宽频噪声,漩涡强度和声压脉动主要集中在机翼和机腹面,由翼根至翼尖逐渐增大,在翼尖区域达到最大值,飞机正下方合成声压级远高于其他方向。     

FW-H声学模型的飞机机体气动噪声仿真

目前,利用发动机地面试车噪声特性预测飞机起飞着陆噪声级往往忽略了飞机机体气动噪声的影响。针对这一点,对机场飞机噪声进行了分析,提出利用Ffowcs Williams&Hawkings声学模型对飞机机体气动噪声进行预测,并以空客A380飞机为例,采用Ansys Fluent仿真平台对其机体噪声进行了仿真分析,获得了流场流线和声压强度图。结果表明,飞机机体噪声是一种宽频噪声,漩涡强度和声压脉动主要集中在机翼和机腹面,由翼根至翼尖逐渐增大,在翼尖区域达到最大值,飞机正下方合成声压级远高于其他方向。     

基于航迹分段的飞行程序噪声评估方法

为了减少飞机噪声排放对机场周围居民区的影响,研究了典型的进离场飞行程序。结合民用航空器运动模型和性能模型,建立了航迹模型。在研究飞行程序噪声评估方法的基础上,选取了合理的飞行程序噪声评价指标,提出了基于航迹分段模型的飞行程序噪声评估方法。以西安咸阳国际机场的进离场程序为例,选取B737—300机型进行仿真验证,绘制出了噪声等值线图。结果表明,该方法具有可行性,能够提高飞行程序噪声评估的效率,具有一定的参考价值。     

螺旋桨气动/噪声多目标优化设计

针对某大尺寸螺旋桨开展气动/噪声多目标优化设计。基于升力面理论,开展了螺旋桨气动性能计算,通过与试验结果对比,验证了计算结果的准确性;基于Hanson频域远场噪声计算方法,开展了螺旋桨远场噪声评估;以螺旋桨桨叶沿展向分布的弦长、安装角、弯和掠为设计变量,在不改变螺旋桨桨叶数、半径和转速的情况下,以螺旋桨气动性能不降低和远场噪声降噪最大为优化目标,开展螺旋桨的气动与噪声联合优化设计,优化设计结果与高精度算法的计算结果进行了对比验证。优化结果表明,在不降低螺旋桨气动性能的情况下,优化设计的螺旋桨在1阶离散分量处的远场气动噪声降低5dB,2阶和3阶离散分量处也有明显的降噪效果。     

民用飞机纵向气动参数辨识研究

飞机气动参数辨识是利用飞机在飞行试验过程中测得的状态响应数据对飞机的气动参数进行辨识的技术.设计了纵向气动参数辨识的激励信号,建立了非线性辨识模型.基于极大似然法对飞行试验数据进行辨识研究,得到纵向气动参数.对比飞行试验和辨识结果仿真的时间历程,表明辨识结果准确.     

某型运输机螺旋桨有效拉力的应变法测量技术

为了得出某型运输机螺旋桨在飞行中的实际使用效率,根据螺旋桨和发动机的安装情况,经受力分析,决定尝试通过应变法测量螺旋桨的有效拉力来计算其使用效率。通过对地面加载试验及数据处理方法的研究探索,给出了计算螺旋桨拉力的载荷方程。并通过试飞对载荷方程进行验证,以探索应用应变法测量螺旋桨拉力方法的可行性。     

典型飞行状态桨榖交变载荷和机体振动水平预估

为了评估直升机机体振动水平,开展了桨毂交变载荷预估工作,以某型直升机为算例,采用综合气弹分析方法对其典型飞行状态下进行桨毂振动载荷计算;通过模块化方法建立某型直升机有限元模型,以计算一阶通过频率下的桨毂振动载荷为输入,预估了机体驾驶员座椅处的振动响应,并与相同飞行状态实测振动水平做了对比分析.结果表明:机体响应预测结果与飞行实测结果一致性较好,计算结果符合该型机机体振动随飞行速度变化的规律.     

一种滚转导弹飞行姿态的获取方法

为了获取滚转导弹的飞行姿态,分析了基于两个侧向运动角速率陀螺和一个滚转角速率陀螺的滚转导弹飞行姿态遥测方案.通过算例讨论了各种误差对系统精度的影响,指出滚转角速率陀螺的测量精度是系统实现的.在给出的工程实例中,选用一个双轴液浮陀螺敏感导弹的侧向运动,节省了一个敏感元件.通过对实例中遥测数据的分析,发现该次飞行试验中导弹的角运动特征,为进一步的动力学分析提供了依据.该方案具有结构简单,成本低,易于实现等优点.     

桨前节能装置节能效果的理论预报方法

针对节能装置节能效果的预报仍然依赖模型试验,理论方法对节能效果的预报存在较多困难的问题,提出了一种基于面元法和RANS(Reynolds Average Navier Stokes)方程的桨前节能装置节能效果的理论预报方法,并以此准确预报了某肥大型船裸船体及安装节能装置后船体桨盘面的伴流场,在此基础上,采用低阶面元法,编写了在该伴流场中螺旋桨非定常水动力性能的预报程序,预报了螺旋桨前置导管、补偿导管和整流鳍的节能效果.计算结果表明,采用该方法预报桨前节能装置的节能效果是可行的,安装3种节能装置后,螺旋桨的效率均有显著提高.     

塞斯纳172型飞机发动机失效后螺旋桨风车状态对飞行阻力的影响分析

对于螺旋桨飞机,当发动机空中失效后,螺旋桨的风车状态将改变飞机的飞行阻力,从而影响到飞机下降率以及升阻比的改变。该论文通过对应用范围较广的塞斯纳172型飞机进行实际测试,来量化讨论螺旋桨的风车状态对飞机实际下降率及升阻比的影响程度。     

机场噪声预测模型及应用实例

噪声预测是机场周围地区进行土地使用规划并确定机场新建或扩建可行性的重要依据.本文采用计权等效连续感觉噪声级LWECNP作为机场噪声评价参数,具体结合机场及周围地区的地形、航班、机种及飞机起降航迹等计算并绘出机场周围地区的等声级噪声暴露图.     

基于航迹特征的飞行程序噪声预测研究

针对目前飞行程序减噪设计的需要,研究了民机的航迹特征,选取了声暴露级（SEL）作为单个事件的飞机噪声评价指标,并在研究飞行程序特点的基础上,结合飞机噪声性能（ANP）数据库和NPD噪声计算方法,建立了一套基于航迹特征的离场飞行程序噪声预测方法。以某民用机场的离场程序为例,绘制出噪声等值线图,验证了方法的可行性。实例证明,该方法可以量化预测飞行程序的噪声影响,规范了飞行程序噪声预测的方法,可以为减噪飞行程序设计提供参考。     

飞行中螺旋桨相位测量技术

在螺旋桨桨轴1P载荷飞行测量中,利用激光传感器完成了螺旋桨相位测量。结合相位信号和桨轴载荷受力分析计算,实现了飞机爬升状态下桨轴1P载荷的分离计算。飞行试验中获得的螺旋桨相位信号清晰稳定,表明测试方法是成功的,为桨轴载荷的分析计算提供了关键参数,较好的解决了螺旋桨1P载荷桨轴直接测量中的相位问题。