CN112373723B - 一种旋翼噪声传声器阵列 - Google Patents

Abstract

本发明属于直升机旋翼试验技术，公开了一种旋翼噪声传声器阵列,包括:多个传声器、可移动操作平台、底部支撑座、N段竖杆和M段横杆；可移动操作平台下方设有滚轮用于水平移动，可移动操作平台上表面设置可拆卸的网状平面，拆装声阵列时把该网状平面作为操作平台，试验期间拆除该网状平面以降低声反射；可移动操作平台下方设有滚轮用于水平移动，以调整传声器阵列整体相对于旋翼桨轴的距离；底部支撑座固定在可移动操作平台上表面，以支撑声阵列，N段竖杆的第一段竖杆固定在底部支撑座上，第二至N段竖杆的底部依次与前一段竖杆顶部固定连接；M段横杆通过快卸接头与N段竖杆连接；多个传声器固定在M段横杆末端；其中N和M为非零自然数。

Description

一种旋翼噪声传声器阵列

技术领域

本发明属于直升机旋翼试验技术领域，特别涉及一种旋翼噪声传声器阵列。

背景技术

旋翼噪声是直升机的主要噪声源之一，是直升机降噪控制的重要对象，精确高效的模型旋翼噪声试验是旋翼降噪的前提，消声室试验是当前主要的旋翼噪声试验手段。在消声室试验中，旋翼噪声传声器阵列是其中必不可少的装置，对于捕获和识别桨盘平面内复杂分布的噪声源，分析噪声的产生与衰减历程等都至关重要。

传声器阵列作为常用的测定声源空间分布的工具，是由若干传声器按照特定方式排列组成的阵列，考虑到旋翼噪声传播的方向性，传声器阵列布置如图 1所示。大部分传声器相对桨毂中心成弧状分布，其余传声器在桨盘平面内的航向剖面上，沿直线等距布置并指向桨毂中心。

目前市场上并没有专门用于模型旋翼噪声测试的旋翼噪声传声器阵列的成品，只能进行非标设计。

旋翼噪声传声器阵列非标设计的特点及难点为：

1.测试需求多样。对于不同模型旋翼的旋翼噪声试验，试验需求也不同，需要增减传声器的数量、调整传声器与桨毂中心的距离和角度；

2.高度较高。模型旋翼试验台一般高于5米，为了保证桨毂中心处于自由声场品质最好的位置，传声器阵列的高度要高于桨盘平面，以保证在桨盘平面上方也能测到旋翼噪声；

3.拆装频繁。传声器的灵敏度系数受环境温度、湿度等影响较大，每次试验前都需要用标准声源对传声器进行逐一校准，过高的传声器阵列给操作带来极大的不便，拆装使用卡带和胶带固定的传声器和线缆也极大地影响了工作效率，并且带来不必要的浪费；

4.传声器阵列结构要精简、体积要小。消声室中应尽量减少金属结构的体积，以减少结构声反射对自由声场产生的影响；

5.传声器电缆固定要可靠。在试验过程中，模型旋翼旋转引起的气流扰动会引起传声器线缆的窜动，进而导致数据不真实。

按照常规设计，传声器阵列只能是针对某个模型旋翼噪声试验的专用设备，不具备通用性，对于直径不同的模型旋翼，就必须一对一地设计相应的传声器阵列；试验过程中往往要根据试验现象，需要在特定位置增加传声器，所以传声器阵列通常会采用多根杆的冗余设计，影响自由声场的品质；传感器竖杆为多段杆通过法兰对接，到一定高度之后用行吊设备把操作人员吊到对应高度高空作业，作业效率低且有安全风险。此外，在校准、调试时需要剪断卡带和胶带，恢复安装时又要绑卡带、粘胶带，既影响工作效率，又造成了不必要的浪费。

发明内容

鉴于现有技术的上述情况，本发明根据模型旋翼噪声测试中对传声器阵列的需求，设计一种通用的传声器阵列，以满足可前后移动、可上下升降、可自由调节传声器朝向、可整合所有参试传声器、便于拆装、固定传声器和线缆的要求。该方法适用于目前综合试验不同试验台旋翼噪声测试，可直接应用到综合试验其它试验台。

本发明技术方案：

一种旋翼噪声传声器阵列,包括:多个传声器、可移动操作平台、底部支撑座、N段竖杆和M段横杆；

所述可移动操作平台下方设有滚轮用于水平移动，用于调整传声器阵列整体相对于旋翼桨轴的距离；

所述可移动操作平台上表面设置可拆卸的网状平面，拆装声阵列时把该网状平面作为操作平台，试验期间拆除该网状平面以降低声反射；

所述可移动操作平台下方设有滚轮用于水平移动，以调整传声器阵列整体相对于旋翼桨轴的距离；

所述底部支撑座固定在可移动操作平台上表面，以支撑声阵列；

所述N段竖杆的第一段竖杆固定在底部支撑座上，第二至N段竖杆的底部依次与前一段竖杆顶部固定连接；

所述M段横杆通过快卸接头与N段竖杆连接；

所述多个传声器固定在M段横杆末端；

其中N和M为非零自然数。

进一步，所述底部支撑座为圆柱状，下端设有法兰盘；底部支撑座上端为直径依次递减的L级阶梯状结构，其中L为非零自然数。

进一步，N等于L。

进一步，所述N段竖杆均为中空的圆柱状，每段竖杆的内径等于底部支撑座每级台阶的外径。

进一步，第一段竖杆底部设有内螺纹，底部支撑座第一级台阶状结构设有外螺纹，第一段竖杆通过螺纹与底部支撑座第一级台阶状结构连接。

进一步，第一段竖杆顶部设有径向通孔，第二至N段竖杆顶部和底部均设有径向通孔，第二至N段竖杆底部套设中前一段竖杆顶部内并通过销子插入通孔固定。

进一步，所述快卸接头由相同的两半组成，其中每一半均为两侧带有安装边的半腰型结构，且两侧安装边上下端均设有通孔；两半快卸接头互成90°通过螺栓连接，通过快卸接头调节每段横杆与其连接的竖杆的相对位置。

进一步，M段横杆中长度最长的一段横杆布置中旋翼桨盘平面内。

本发明的有益效果：

(1)该装置保证了噪声源分布复杂的旋转部件的噪声试验数据的真实性，将旋转部件的噪声测试难度及工作量降低到最小，根据测试需求，灵活增减传声器数量、调整传声器与桨毂中心距离和角度、调整阵列高度、调整横杆位置和数量，使工作效率和经济效益得到大大提高；

(2)在传声器夹和可调口径卡箍的应用上，采用传声器夹和可调口径卡箍代替卡带和胶带固定，克服了每次校准传声器都剪卡带、剪胶带的问题，既节约了成本，又提高了工作效率；

(3)该装置充分考虑了拆装的便利性，操作人员可以在可移动操作平台上完成所有的拆装工作，而不用高空作业。

附图说明

图1为旋翼噪声试验传声器布置示意图；

图2为旋翼噪声传声器阵列二维示意图；

图3为底部支撑座剖视图；

图4为快卸接头示意图。

图中，1-消声室地轨，2-可移动操作平台，3-操作平台网状面，4-底部支撑座，5-第一段竖杆，6-第二段竖杆，7-第三段竖杆，8-第四段竖杆，9-第五段竖杆，10-与桨盘平面等高的横杆，11-横杆，12-传声器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示,可移动操作平台2通过四个滚轮可实现在消声室地轨1上的前后滑动，滚轮具备锁紧功能，一旦确定了传声器与桨毂中心的距离，便将滚轮锁紧，整个传声器阵列不再移动。工作人员可以站在操作平台网状面3上操作， 3与底部支承座4的法兰盘通过螺栓连接，底部支撑座4与第一段竖杆5通过螺纹连接，第一段竖杆5与第二段竖杆6，后续的竖杆之间均通过金属销固定，在每根竖杆靠近端部的固定长度处设置红色标线以防止抽取竖杆时把竖杆完全抽出。所有竖杆为中空结构，根据上面各段竖杆的直径，将底部支承座4设计成直径依次递减的阶梯状结构，使得在所有竖杆落下后仍能露出一部分方便下次安装时抽取，其剖视图见图3。底部支撑座4和第一段竖杆5采用钢材质以保证强度，其余各段杆均采用硬铝合金材质以减小重量。10是与模型旋翼桨毂中心13在同一高度的水平横杆，在10上沿直线等距布置若干传声器，所有传声器指向桨毂中心方向。所有横杆与竖杆通过快装快卸接头连接，快换接头为带两侧安装边的半腰形结构，如图4所示，安装边设计为正方形以增强互换性。可调口径卡箍采用成品件，分布于竖杆和横杆上，可根据线缆数量调整卡箍口径。

本发明的特点：

(1)可移动网状操作平台的设计：在充分考虑不同试验中传声器与桨毂中心距离不同的基础上，结合网状面可以大大减小声反射的特点进行了针对性设计，采用既可前后移动又不会对自由声场品质产生显著影响的可移动网状操作平台的设计，有效地实现了传声器与桨毂中心距离上的自由调整，达到简化操作的目的。

(2)可升降、易抽取、快装快卸传声器阵列的设计：考虑到传声器灵敏度系数受环境影响较大，每次试验前需要重新校准，并且传声器全部分布在高处的特点，专门设计了可升降、易抽取的传声器阵列，便于工作中拆装传声器，也可以在桨盘平面上方没有过多测试需求时，将闲置的竖杆收起，以减少对自由声场品质的影响；考虑到不同试验中传声器与桨毂中心的角度具有变化性的特点，采用了快装快卸的固定方式，保证传声器能够上下自由调整，进而保证传声器的位置满足试验需求。

(3)传声器夹及可调口径卡箍的应用：在传声器阵列的每根横杆的指定位置装上夹子，以固定传声器。通过这种方式，有效地解决了传声器的指向性以及快速拆装的问题；在传声器阵列的每根竖杆上装可调口径卡箍，口径调整范围满足从能够紧固最少一根线缆到能够容纳最多整个传声器阵列上所有线缆，以固定与传声器连接的线缆，然后将信号传输给数据采集系统。通过这种方式，保证了试验时线束不受旋翼下洗流影响而窜动，进而保证了试验数据的准确性。

本发明通过对传声器阵列的设计改良，有效地解决了旋转部件与传声器距离和角度调整困难、传声器位置过高导致操作不便、传声器拆装不便，以及线缆固定的问题，实现了简洁高效、真实稳定的噪声测试，实现了通用性要求，降低了试验成本。

Claims (5)

1.一种旋翼噪声传声器阵列,其特征在于:所述传声器阵列包括:多个传声器、可移动操作平台、底部支撑座、N段竖杆和M段横杆；

所述可移动操作平台下方设有滚轮用于水平移动；

所述底部支撑座固定在可移动操作平台上表面；

所述N段竖杆的第一段竖杆固定在底部支撑座上，第二至N段竖杆的底部依次与前一段竖杆顶部固定连接；第一段竖杆顶部设有径向通孔，第二至N段竖杆顶部和底部均设有径向通孔，第二至N段竖杆底部套设中前一段竖杆顶部内并通过销子插入通孔固定；

所述M段横杆通过快卸接头与N段竖杆连接；

所述多个传声器固定在M段横杆上；

所述底部支撑座为圆柱状，下端设有法兰盘；底部支撑座上端为直径依次递减的L级阶梯状结构；所述N段竖杆均为中空的圆柱状，每段竖杆的内径等于底部支撑座每级台阶的外径；

其中L、N和M为非零自然数。

2.根据权利要求1所述的一种旋翼噪声传声器阵列,其特征在于:

N等于L。

3.根据权利要求2所述的一种旋翼噪声传声器阵列,其特征在于:第一段竖杆底部设有内螺纹，底部支撑座第一级台阶状结构设有外螺纹，第一段竖杆通过螺纹与底部支撑座第一级台阶状结构连接。

4.根据权利要求3所述的一种旋翼噪声传声器阵列,其特征在于:所述快卸接头由相同的两半组成，其中每一半均为两侧带有正方形安装边的半腰型结构，且两侧安装边上下端均设有通孔；两半快卸接头互成90°通过螺栓连接，通过快卸接头调节每段横杆与其连接的竖杆的相对位置。

5.根据权利要求4所述的一种旋翼噪声传声器阵列,其特征在于:M段横杆中长度最长的一段横杆布置中旋翼桨盘平面内。

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