[其他]降低飛機螺旋槳噪聲的方法

無效

• 申請號: 86105565
• 申請日: 1986-08-06
• 公開（公告）號: CN86105565A
• 公開（公告）日: 1987-02-04
• 發明（設計）人: 阿瑟·保羅·亞當森
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B64C11/46
• 分類號: B64C11/46
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳增勇,吳秉芬

本發明涉及到降低飛機螺旋槳所產生的可聞噪聲的方法。

旋轉中的飛機螺旋槳的每個葉片均會產生一種能象聲音或噪聲一樣感覺得到的壓力波。這種噪聲的頻率等于每秒鐘通過一個觀察者的葉片數，或等于NXS，這里N是葉片數而S是旋轉速度。

在幾個螺旋槳繞一根公共軸作相對旋轉的情況下，如圖1A中的螺旋槳1A和1F，存在著一個附加的噪聲源。該附加噪聲是由在前的螺旋槳1F與在后的螺旋槳1A之間的（葉片對葉片的）相互作用引起的。當后面螺旋槳的一個葉片通過前面螺旋槳葉片的尾流時，就產生一個噪聲脈沖。人們期望降低這種附加噪聲。

本發明的一個目的是對由飛機螺旋槳組之間相對旋轉而產生的噪聲提供一種新發現的，并經過改進的降低方法。

就本發明的一種形式而言，一對相對旋轉的飛機螺旋槳是以調頻載波形式產生噪聲，調頻便于設計者控制噪聲的能譜，以便（例如）使大量的聲能進入聽不見的頻率范圍。

圖1是一對8葉片/1葉片螺旋槳的簡圖。

圖1A示出了一架飛機上的一對相對旋轉的螺旋槳。

圖2示出了當圖1中的兩個螺旋槳旋轉時，葉片各個交叉點的旋轉。

圖3是處在旋轉的脈沖噪聲源23平面上的一個觀察者示意圖。

圖4A-C示出了由圖3的脈沖噪聲源23旋轉所引起的調頻。

圖5詳細示出了通過圖3中的噪聲源23旋轉對圖2中的正弦波14的變換。

圖6和7是兩對相對旋轉的飛機螺旋槳的簡示圖。

圖8是就相對旋轉的螺旋槳對而言，調制頻率作為葉片數函數的曲線圖。

圖9示出了一對相對旋轉的飛機螺旋槳。

圖10和11示出了噪聲頻譜。

本發明人將說明由其本人改進的一種模擬技術，該技術大致上模擬了在一組相對旋轉的螺旋槳條件下，由螺旋槳葉片的尾流相互作用而產生的噪聲。該技術為螺旋槳設計提供了基礎。

首先，論述一種簡單的相對旋轉的模式一前面的螺旋槳有8個葉片，而后面的螺旋槳有1個葉片。接著，再研究葉片數差1（例如8和9）的螺旋槳組的模式。然后，分析葉片數差2（例如9和11）的情況，再接著討論其它的葉片數。

這里所用“相對旋轉”一詞是指共用一根公共軸的相反方向旋轉的二個飛機螺旋槳，如圖1A和圖9中裝在軸1上的螺旋槳1A和1F。

對于第一種模式，圖1示出了兩個螺旋槳的簡圖。帶有1個葉片的后螺旋槳用方塊2A表示，前螺旋槳由8個圓2F1-8分別表示8個葉片，其中圓2F7由黑點標記。螺旋槳相反旋轉的方向由箭頭4和6指示。

至于噪聲，如果后螺旋槳2A是靜止的，而只有前面的葉片2F旋轉，在前面葉片2F移動而每次穿過單個靜止的后面葉片2A的虛線圓11上就產生噪聲脈沖（在圖2中由波8表示），即，速率為每秒N_f·S_f次。N_f是前螺旋槳的葉片數（這里是8），S_f是前螺旋槳每秒的旋轉速度。在本例中，速度為每秒10轉，則每秒在虛線圓11上將產生80個噪聲脈沖。

噪聲脈沖假定具有一個正弦的基頻加上高次諧波。即，作為距離函數的壓力分布是將一個正弦波加上高次諧波認作為合乎實際噪聲脈沖的物理形狀。在這里的討論中均假定為正弦波情況，然而在原理上和基頻（正弦）一樣，同樣適合于高次諧波。一個正弦波14示于圖2中的左上部。壓力和距離的座標附加在圖2中。正弦波在離開虛線圓11后按箭頭16的方向，以聲音在周圍介質（換句話說，空氣）中的傳播速度傳播。

本發明人認為，為討論的目的，假設一個正弦波是合理的。但是，正弦波僅僅是用來討論而已，在任何實際環境中，都應考慮高次諧波和靠本發明的原理來工作。為討論起見，單一的正弦波是恰當的，因為任何隨機壓力分布可以表示為正弦波的一系列付里葉級數。

當前螺旋槳2F單獨旋轉時，具有由N_f·S_f所表示的頻率，現在討論當兩個螺旋槳都旋轉時的頻率。圖2A到2I是沿著圖1中的箭頭2的螺旋槳視圖。圖2A-2I示出3葉片交叉的順序。如前所述，前螺旋槳速度是10轉/秒，現在假定后螺旋槳的速度是相同的。這樣，圖2A和圖2B位置之間經過的時間是1/160秒，這也是2B和C位置之間經過的時間，……等等直至整個圖2。經過圖2A和2I位置之間總的時間為8/160秒。

現在葉片交叉的位置開始旋轉，正象虛線圓11繞中心20移動一樣。葉片交叉的頻率（即噪聲脈沖）是