[發明專利]一種螺旋槳氣動噪聲風洞模型設計方法

在審

• 申請號: 202011196911.8
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112270044A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 肖乾;顧金桃;高飛;王美燕;胡陳映;劉成玉
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F119/10
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 劉傳準

本申請屬于飛機設計技術領域，特別涉及一種螺旋槳氣動噪聲風洞模型設計方法。所述方法包括根據相似準則量綱分析法保證螺旋槳氣動噪聲風洞模型與原型螺旋槳之間的幾何相似、流動相似和動力相似，從而確定所述螺旋槳氣動噪聲風洞模型與所述原型螺旋槳之間的各參數相似比的比值；選取滿足尺寸、功率和噪聲要求的螺旋槳氣動噪聲風洞模型的驅動裝置；采用分段式圓柱型支撐模型；根據整流罩與螺旋槳推力、功率和效率曲線選取對螺旋槳氣動噪聲風洞模型性能影響最小的整流罩尺寸。本申請的氣動噪聲風洞模型設計方法，對飛機風洞模型設計考慮更為精細，極大的縮短了研制周期，達到了試驗考核的目的。

技術領域

本申請屬于飛機設計技術領域，特別涉及一種螺旋槳氣動噪聲風洞模型設計方法。

背景技術

風洞模型是指在飛機型號研制過程中，以真實飛機的三維數模為基礎，根據相似理論設計生產的物理實驗模型。風洞模型是一種用來測量飛機各個組成部件的氣動力特性，其設計必須滿足風洞安裝要求，并進行強度校核計算，同時滿足加工、裝配精度要求的模型。

風洞模型試驗的重點和難點通常體現在風洞模型的設計與規劃上。風洞模型的設計與規劃直接影響風洞試驗的數據效率、質量和成本。在螺旋槳進行氣動噪聲風洞試驗前，亟需建立一種螺旋槳風洞模型設計方法，確保風洞模型設計考慮更為精細，而且極大縮短研制周期和達到試驗考核目的。

發明內容

為了解決上述技術問題至少之一，本申請提供了一種螺旋槳氣動噪聲風洞模型設計方法，包括：

步驟S1、根據相似準則量綱分析法保證螺旋槳氣動噪聲風洞模型與原型螺旋槳之間的幾何相似、流動相似和動力相似，從而確定所述螺旋槳氣動噪聲風洞模型與所述原型螺旋槳之間的各參數相似比的比值；

步驟S2、根據尺寸、功率和噪聲要求，選取滿足要求的螺旋槳氣動噪聲風洞模型的驅動裝置；

步驟S3、選取直徑是螺旋槳輪轂直徑一倍、兩倍、三倍的三段式圓柱型支撐，所述分段式圓柱型支撐與螺旋槳的轉軸平行；

步驟S4、根據整流罩與螺旋槳推力、功率和效率曲線選取對螺旋槳氣動噪聲風洞模型性能影響最小的整流罩尺寸；

步驟S5、選用剛性模型制造材料或者彈性模型制造材料構建所述螺旋槳氣動噪聲風洞模型。

優選的是，步驟S1之前進一步包括選取用于聲學試驗的開口可更換試驗段，且該試驗段包含背景噪聲小于77dB(A)的全消音室。

優選的是，步驟S1中，確定所述螺旋槳氣動噪聲風洞模型與原型螺旋槳之間的各參數相似比的比值至少包括：

依次確定所述螺旋槳氣動噪聲風洞模型與原型螺旋槳之間的長度比、轉速比、速度比、拉力比和功率比。

優選的是，步驟S2中，所述驅動裝置包括空氣動力馬達或電機。

優選的是，步驟S5中，剛性模型制造材料選用不銹鋼、7075鋁合金或LC4，彈性模型制造材料選用7050鋁合金或復合材料。

優選的是，步驟S5之后，進一步包括：

步驟S6、采用有限元分析法對風洞模型各部件進行強度校核，并根據有限元分析結果對風洞模型各部件進行結構優化設計，優化目標參數包括螺旋槳推力、功率和效率。

優選的是，所述風洞模型采用立體光固化快速成型技術加工。

本申請從風洞選型出發，通過明確螺旋槳風洞模型縮比尺寸、模型屬性、材料和加工方法、要求的選取以及滿足性能要求的驅動裝置和對螺旋槳性能影響最小的支撐裝置和整流罩，模型的強度校核及優化以及裝箱及運輸要求，提供了一種螺旋槳氣動噪聲風洞模型詳細設計方法，為螺旋槳氣動噪聲試驗提供了可靠的支撐。

附圖說明