基于声传感器阵列的直升机旋翼噪声源定位实验技术研究

Noise control of helicopter is great important to stealth, structural strength of the material and occupant comfort, also is an important indicator of helicopter aerodynamic design. The far-field noise of helicopter mainly comes from rotor. In the rotor noise source localization experiments, noise distribution is not intuitive, and it is difficult to display the local flow structure. In order to be more intuitive positioning rotor noise sources, and to reveal the inner flow mechanism, the project introduced sound sensor array technology into rotor noise source localization. The project includes the following major topics：Firstly, develop rotational noise processing method with high resolution, and validated by numerical simulation; Secondly, establish a complete technology of experimental test rotor noise source, propose the improvement of hardware; Thirdly, rotor test rig verify the numerical simulation results, reveal the effect of rotor at different load, speed and working conditions for noise distribution. The project aimed at building and developing general rotor noise source localization experimental techniques, for low-noise rotor design experimental basis, and the experimental technique can be extended to the development of other high-speed rotating sound source localization.

直升机噪声控制对隐身、材料结构强度、乘员舒适性等有重要意义，是直升机气动设计中的重要指标。直升机远场噪声主要来自旋翼，在旋翼噪声源实验定位中，噪声分布不够直观，很难显示局部流场结构，为了更加直观定位旋翼噪声源，并揭示和发现内在的流动机理，本项目将声传感器阵列技术引入旋翼噪声源定位，针对旋翼工作的特点和噪声的形成原因，发展针对旋转声源的高分辨率信号处理方法，并通过数值模拟进行验证；建立完备的旋翼噪声源实验测试技术，在已有风洞阵列设计制作的基础上，提出硬件建设的改进方案；通过旋翼试验台对数值模拟结果进行实验验证，揭示旋翼在不同载荷、转速及工作状态情况下对噪声分布的影响。本项目旨在建设和发展一般旋翼噪声源定位实验技术，为低噪声旋翼设计奠定实验基础，并可将发展的实验技术推广到其它高速旋转声源定位。

现阶段，我国直升机正处于高速发展时期，各项技术都取得了突飞猛进，发动机等核心部件也实现了完全自主生产。在军用方面，直10、直19、直8B等一批新机型已经陆续装备部队，直升机数量大幅增加。但由于直升机的独特设计，噪声问题一直是影响其战场生存性、结构强度和飞行品质的难题。降噪的前提是准确定位噪声源分布，直升机气动噪声主要来源于旋翼系统，旋翼噪声机理复杂，且属于运动声，开展旋翼气动噪声机理及降噪技术研究对降低直升机噪声非常重要，而通过传统方法测量旋翼噪声分布并定位噪声源十分不便，周期较长，因此需要引入一种快速、准确的监测方法。.该项目将风洞大飞机气动噪声源定位中较为成熟的声传感器阵列技术引入，发展适用于噪声环境的实时波束形成方法，实现了对旋翼噪声源实时、准确定位。内容主要包括： 1）建立完备的旋翼噪声源实验测量技术，在已有风洞阵列设计制作的基础上，改进阵列布局并优化波束形成结果；2）将阵列元素集成于电路板，设计前置放大电路，完成了阵列制作；3）发展针对旋转声源的信号处理方法，提出了噪声环境下的卡尔曼滤波器算法，对数据进行分段迭代，其结果可通过反卷积（DAMAS）算法提高分辨率；4）进行了旋翼噪声源定位仿真计算，并进行了实验验证，包括单通道、旋翼台和真机测量等。.通过以上研究得到的结果：1）阵列要根据实际条件进行设计，提出了阵列与测试对象及测试环境匹配的设计步骤和方法；2）改进了阵列测量结果的优化方法，包括通道滤波和基于强跟踪滤波的相干背景噪声去除；3）将状态观测器算法推广到含噪声条件，实现了卡尔曼滤波器算法定位旋转声源；4）给出了旋翼噪声测量实验一般方法，并通过实验得到了扫描区域的旋翼噪声分布。.通过该项目的研究为直升机旋翼噪声测量提供了一般性技术参考，所得结果为开展旋翼噪声机理研究和降噪设计提供实验依据，且该技术可推广到其它旋转声源监测。

内容获取失败，请点击重试