Генерація BVI-шуму крилоподібною лопаттю гелікоптера
Анотація
Шум аеродинамічного походження складається з ряду компонент, серед яких шум обертання та вихровий шум, BVI-noise, дають найбільший внесок у загальний рівень шуму, що генерується.
Шум обертання залежить від величини швидкості потоку, що набігає на лопать, та превалює над іншими складовими шуму при значних числах Маху обтікання лопаті. На відміну від шуму обертання, вихровий шум проявляється при невеликих швидкостях польоту
гелікоптеру, помірних числах Маху. У його формуванні важливу роль відіграє повздовжня геометрія лопаті. Тому у останній час форму лопаті гелікоптера вибирають близької до існуючих природних форм, які максимально збалансовані. Однією з таких форми може бути криловидна лопать - "wing-shaped blade". В даній роботі поставлено та розв'язано задачу генерації BVI-шуму криловидною
лопаттю ротора гелікоптера. Математична модель задачі побудована на запропонованій раніше автором та успішно перевіреній системи рівнянь аероакустики для загального випадку. Розрахунковими функціями у даній системі є пульсації звукового тиску та звуковий потенціал. Отримані розрахункові дані цих величин, а також їх похідних, використано для дослідження ближнього та дальнього звукових полів, вивчена поведінка ближньго та дальнього звукових
полів. Зокрема, виявлено залежність розподілу пульсацій густини від повздожньої геометрії лопаті, кута атаки та кута постановки лопаті до зустрічного потоку. Збільшення швидкості потоку, що
набігає, сприяє зародженню поперечних пульсацій на поверхні лопаті, котрі за рівнем домінують над повздовжними пульсаціями. Цікавою особливістю, поміченою під час розрахунків, є те що, що
для помірних значень числа Маху M=0.2, 0.3 існують розрахункові ситуації, при певних кутах постановки лопаті до потоку та кутах атаки, де шум обертання домінує над вихровим шумом. Для значень числа Маху M>0.4 шум обертання відіграє основну роль у генерації шуму лопаттю. Рівень шуму, що генерується, знаходиться у диапазоні 50Дб≤L≤60Дб, що нижче на 5-6Дб рівня Blue
Edge лопаті, а також закругленої лопаті. Крім того, підмічено активізацію високочастотної області у спектрі шуму на частоті f≈840Гц. Результати розрахунків кажуть про те, що лопать криловидної форми є малошумною у режимі маневрів при малих швидкостях польоту.
Завантаження
Посилання
Robert M. Kufeld, Jeffrey L. Cross, William G. Bousman. A survey of Rotor Loads Distribution in Maneuvering Flight, American Helicopter Society Aeromechanics Specialists Conference, San Francisco, CA, - 1994. - January 19-21. - P. 2.4-1-2.4-15.
Brian D. Roth. Acoustic source and data acquisition system for a helicopter rotor blade-vortex Interaction (BVI) noise reduction experiment, Thesis, December, Monterey, California, - 1996. - P. 74.
P. Rauch, M. Geravais, P. Cranda, A. Baud, J., F. Hirsch, A. Walter, P. Beaumier. The Design, Development and Testing of a New Blade Concept, American Helicopter Society 67th Annual Forum, Virginia Beach, VA, - 2011. - May 3-5 - 14P.
Y. Delrieux. From design to flight testing: overview of rotocraft acoustic research at Onera for industrial application, Aerospace Lab.Journal, - 2014. - 7. - P. 1-10. https://doi.org/10.12762/2014.AL07-02
P. V. Lukianov. BVI-noise simulation of two-blade helicopter's rotor sin shape, Visnyk of V.~N.~Karazin Kharkiv National University, Ser. Mathematics, Applied Mathematics and Mechanics, - 2019. - 89. - P. 59-75. https://doi.org/10.26565/2221-5646-2019-89-05
B. S. Mattos. Overview of Rotorcraft Technology and Market. 2011, 109 p.
P. V. Lukianov. Influence of the helicopter's rotor blade tip bound vortex on BVI-noise generation, Bulletin of Chercassy University, Ser.: applied mathematics, informatics, - 2014. - 311, 18. - P. 46-58.
P. V. Lukianov. Sound generation by Taylor and Scully Vortexes and the the Blade of the Varing Cross Section, "Naukovy Visty" - Research Bulletin of National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnical Institute", - 2014. - 96, 4. - P. 139-145. https://doi.org/10.20535/1810-0546.2014.4.28305
P. V. Lukianov. On one model for aeroacousics of viscous compressible gas. Part I. Analysis of existing models, dedusing of resolving system of equations, Acoustic bulletin, - 2013-2014. - 16, 2. - P. 18-30.
P. V. Lukianov. On one model for aeroacousics of viscous compressible gas. Part I. Analysis of existing models, dedusing of resolving system of equations, Acoustic bulletin, - 2013-2014. - 16, 3. - P. 31-40.
P. V. Lukianov. On one numerically-analytical approach to solving of a problem on sound generation by a thin wing. Part I. General schematic of application to planer stationary problem, Acoustic bulletin, - 2011 - 14, 3. - P. 46-52.
P. V. Lukianov. On one numerically-analytical approach to solving of a problem on sound generation by a thin wing. Part II. A schematic of application to non-stationary problems, Acoustic bulletin, - 2012 - 15, 3. - P. 45-52.
P. V. Lukianov. Influence of blade tip rounding on level of BVI-noise, Acoustic bulletin, - 2015 - 17, 2. - P. 23-37.
L. Gutin. On sound field of rotating propeller, Journal of Technical Physics, - 1936. - 5(6). - P. 899-906.
P. V. Lukianov. Sound generation by blade and vortex near interaction at oblique angle of flow streamlining, Bulletin of Kyiv National University named after T. G. Shevchenko, Ser.: phys.- math. Sciences, - 2014. - 4. - P. 81-86.
M. E. Goldstein. Aeroacoustics. 1981. McGrawHill Int. Company, New York, 296 p.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі. (Attribution-Noncommercial-No Derivative Works licence).
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
