CN115158656B - 一种降噪桨尖结构、应用其的直升机及直升机的降噪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种降噪桨尖结构、应用其的直升机及直升机的降噪方法，涉及桨翼结构设计领域，第一翼板一端与直升机桨叶的末端连接，另一端朝向直升机桨叶上方空间设置，第二翼板一端与直升机桨叶的末端连接，另一端朝向直升机桨叶下方空间设置，第一翼板远离第二翼板的一端的迎风部设置有第一齿板，第二翼板远离第一翼板的一端的迎风部设置有第二齿板，第一齿板与第二齿板的延伸方向与风向平行；本发明能够将原本呈一股流体流动的桨尖涡进行分散，分散为两股较弱的桨尖涡，有效削弱桨尖涡的强度的同时，第一齿板以及第二齿板能够对第一翼板上以及第二翼板上形成的桨尖涡进行干扰，进一步削弱了桨尖涡，进而提高了降噪效果。

Description

一种降噪桨尖结构、应用其的直升机及直升机的降噪方法

技术领域

本发明涉及桨翼结构设计领域，特别是涉及一种降噪桨尖结构、应用其的直升机及直升机的降噪方法。

背景技术

直升机在运动时依靠的是顶部螺旋桨的旋转实现对运动高度的控制，但是在一些飞行姿态下顶部螺旋桨转动的过程中，会产生桨-涡干扰，进而产生桨-涡干扰噪声，桨-涡干扰噪声的定义为：旋翼桨尖脱出的涡，在一些飞行姿态(比如斜下降状态)下会干扰剩余桨叶的正常工作，引起桨叶表面气动力的变化，导致较强的脉冲噪声，称为桨-涡干扰噪声。

为了降低桨-涡干扰噪声，现有技术中对螺旋桨进行改进，例如申请号为“201410386430.1”，名称为“一种具有提高高空桨效率的桨梢小翼及高空桨”的发明专利、申请号为“201811507213.8”，名称为“一种翼尖小翼螺旋桨”的发明专利均公开了对螺旋桨的改进，其改进方式为：在桨尖处向上弯折以形成桨尖小翼，利用该小翼削弱桨尖涡强度，以达到降低桨-涡干扰噪声的目的，但是其存在桨尖涡削弱程度不足的问题。

因此人们亟需一种桨尖涡削弱程度高、降噪效果好的降噪桨尖结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种降噪桨尖结构、应用其的直升机及直升机的降噪方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过设置向上的第一翼板以及第二翼板的方式，将桨尖涡分散为两股更弱的涡流，提高对桨尖涡削弱程度的同时，利用第一齿板和第二齿板，进一步削弱第一翼板与第二翼板的桨尖涡，进而提高降噪效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种降噪桨尖结构，包括用于分散桨尖涡的第一小翼以及第二小翼，所述第一小翼包括第一翼板和第一齿板，所述第二小翼包括第二翼板和第二齿板，所述第一翼板一端与直升机桨叶的末端连接，另一端朝向所述直升机桨叶上方空间设置，所述第二翼板一端与所述直升机桨叶的末端连接，另一端朝向所述直升机桨叶下方空间设置，所述第一翼板远离所述第二翼板的一端的迎风部设置有第一齿板，所述第二翼板远离所述第一翼板的一端的迎风部设置有第二齿板，所述第一齿板与所述第二齿板的延伸方向与风向平行。

优选的，所述第一齿板与所述第二齿板的迎风面为外凸弧形结构。

优选的，所述第一翼板远离所述第二翼板的一端的迎风部设置有若干个第一齿板，所述第二翼板远离所述第一翼板的一端的迎风部设置有若干个第二齿板。

优选的，所述直升机桨叶的末端设置有用于控制所述第一翼板与所述第二翼板开合角度的旋转电机，所述第一翼板与所述第二翼板均通过所述旋转电机与所述直升机桨叶的末端连接。

优选的，所述第一齿板与所述第一翼板垂直设置，所述第二齿板与所述第二翼板垂直设置，所述第一齿板与所述第二齿板交错设置，所述第一齿板一侧形成用于容纳所述第二齿板的空间，所述第一翼板与所述第二翼板合并后，所述第一齿板与所述第二齿板位于同一平面上，所述第一翼板所述第二翼板、所述第一齿板以及所述第二齿板共同形成与所述直升机桨叶结构相匹配的桨叶延伸段。

优选的，所述直升机桨叶的末端设置有两个所述旋转电机，两个所述旋转电机的输出轴朝向相反且转向相反，所述第一翼板与所述第二翼板上均设置有与所述旋转电机的输出轴连接的连接套筒，所述连接套筒与所述旋转电机的输出轴之间通过定位销进行连接。

本发明还提供一种应用上述降噪桨尖结构的直升机，若干个所述直升机桨叶的末端分别通过所述旋转电机与所述第一翼板以及所述第二翼板连接，直升机驾驶室外设置有用于检测噪声强度的噪声检测单元，所述旋转电机以及所述噪声检测单元均与直升机驾驶室内的用于调控所述第一翼板与所述第二翼板间夹角的调控操作平台电连接。

优选的，所述噪声检测单元为噪声传感器，所述噪声传感器与所述调控操作平台的显示屏电连接。

优选的，所述调控操作平台内置用于自动控制所述旋转电机以调低噪声的自动调控模块，所述自动调控模块与所述噪声传感器电连接。

本发明还提供一种上述直升机的降噪方法，包括以下步骤：

S1：噪声检测单元实时收集噪声强度信息并反馈至调控操作平台；

S2：调控操作平台通过控制旋转电机控制第一翼板与第二翼板间夹角发生变化，桨尖涡形成的噪声强度发生变化，获取夹角值与噪声强度的变化关系，将第一翼板与第二翼板间夹角值控制在对应噪声强度最低时的夹角值；

S3：当直升机改变飞行姿态后，重复S1、S2步骤。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明中在直升机桨叶的末端设置第一翼板以及第二翼板，且第一翼板朝向桨叶上方空间设置，第二翼板朝向桨叶下方空间设置，能够将原本呈一股流体流动的桨尖涡进行分散，分散为两股较弱的桨尖涡，有效削弱桨尖涡的强度的同时，第一齿板以及第二齿板设置在第一翼板上以及第二翼板上形成的桨尖涡的迎风前端，能够对第一翼板上以及第二翼板上形成的桨尖涡进行干扰，进一步削弱了桨尖涡，进而提高了降噪效果。

2、本发明中设置第一翼板与第二翼板可进行旋转，实现了通过对第一翼板与第二翼板间夹角的控制，主动调控对桨尖涡的干扰，能够根据飞行姿态的不同实时调控，以达到最优的降噪效果。

3、本发明中通过噪声检测单元实时检测噪声强度并将信息传递至驾驶室内的调控操作平台，可更为主观的对第一翼板与第二翼板之间的夹角进行调控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明附带桨尖涡流向的降噪桨尖结构的结构示意图；

图2为本发明第一翼板与第二翼板合并时的结构示意图；

图3为本发明旋转电机设置的结构示意图；

图4为本发明第一翼板的结构示意图；

图5为本发明应用降噪桨尖结构的直升机的降噪方法的流程图；

其中，1、直升机桨叶；2、第一翼板；3、第二翼板；4、第一齿板；5、第二齿板；6、旋转电机；7、连接套筒；8、定位销；9、保护套筒。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

本发明的目的是提供一种降噪桨尖结构、应用其的直升机及直升机的降噪方法，以解决现有技术存在的问题，通过设置向上的第一翼板以及第二翼板的方式，提高对桨尖涡削弱程度的同时，利用第一齿板和第二齿板，将桨尖涡分散为两股更弱的涡流，进一步削弱桨尖涡，进而提高降噪效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考如图1～4所示，提供一种降噪桨尖结构，包括用于分散桨尖涡的第一小翼以及第二小翼，第一小翼包括第一翼板2和第一齿板4，第二小翼包括第二翼板3和第二齿板5，第一翼板2一端与直升机桨叶1的末端连接，另一端朝向直升机桨叶1上方空间设置，第二翼板3一端与直升机桨叶1的末端连接，另一端朝向直升机桨叶1下方空间设置，第一翼板2远离第二翼板3的一端的迎风部设置有第一齿板4，第二翼板3远离第一翼板2的一端的迎风部设置有第二齿板5，第一齿板4与第二齿板5的延伸方向与风向平行，在直升机桨叶1的末端设置第一翼板2以及第二翼板3，且第一翼板2朝向桨叶上方空间设置，第二翼板3朝向桨叶下方空间设置，能够将原本呈一股流体流动的桨尖涡进行分散，分散为两股较弱的桨尖涡，有效削弱桨尖涡的强度的同时，第一齿板4以及第二齿板5设置在第一翼板2上以及第二翼板3上形成的桨尖涡的迎风前端，能够对第一翼板2上以及第二翼板3上形成的桨尖涡进行干扰，进一步削弱了桨尖涡，进而提高了降噪效果。

由于第一齿板4与第二齿板5设在翼板的迎风部上，其直接与前侧气流接触，因此将第一齿板4与第二齿板5的迎风面为外凸弧形结构，相较于直板形结构，能够减少对风的阻力，大大减小对直升机气动性能的影响。

为了提高对第一翼板2以及第二翼板3上桨尖涡的干扰效果，在第一翼板2远离第二翼板3的一端的迎风部设置有若干个第一齿板4，第二翼板3远离第一翼板2的一端的迎风部设置有若干个第二齿板5。

由于桨-涡干扰并不是一个固定不变的旋翼气动现象，根据飞行姿态的改变会出现不同强度、干扰位置的桨-涡干扰，因此在直升机桨叶1的末端设置有用于控制第一翼板2与第二翼板3开合角度的旋转电机6，第一翼板2与第二翼板3均通过旋转电机6与直升机桨叶1的末端连接，通过旋转电机6的设置使第一翼板2与第二翼板3可进行旋转，实现了通过对第一翼板2与第二翼板3间夹角的控制，主动调控对桨尖涡的干扰，能够根据飞行状态飞行姿态的不同实时调控，以达到最优的降噪效果，本装置中第一翼板2与第二翼板3间夹角可调范围为1°-90°，且夹角为最大角度时，第一翼板2与第二翼板3均垂直于直升机桨叶1。

由于直升机处于巡航状态时，直升机正常工作，未发生桨-涡干扰，而第一翼板2与第二翼板3的存在会降低直升机的气动性能，为了保证桨叶气动性能，将第一齿板4与第一翼板2垂直设置，第二齿板5与第二翼板3垂直设置，第一齿板4与第二齿板5交错设置，第一齿板4一侧形成用于容纳第二齿板5的空间，第一翼板2与第二翼板3合并后，第一齿板4与第二齿板5位于同一平面上，第一翼板2第二翼板3、第一齿板4以及第二齿板5共同形成与直升机桨叶1结构相匹配的桨叶延伸段，实际上桨叶延伸段与直升机桨叶1可看为一个整体的桨叶，通过此种设置能够大大减少在直升机平飞时，第一翼板2与第二翼板3对直升机气动性能的影响。

通过旋转电机6控制第一翼板2以第二翼板3间夹角的具体结构为：直升机桨叶1的末端设置有两个旋转电机6，两个旋转电机6的输出轴朝向相反且转向相反，第一翼板2与第二翼板3上均设置有与旋转电机6的输出轴连接的连接套筒7，连接套筒7与旋转电机6的输出轴之间通过定位销8进行连接，两个旋转电机6的电机部分可共同设置在一个保护套筒9内，实现对两个电机的保护。

本发明还提供一种应用上述降噪桨尖结构的直升机，若干个直升机桨叶1的末端分别通过旋转电机6与第一翼板2以及第二翼板3连接，直升机驾驶室外设置有用于检测噪声强度的噪声检测单元，旋转电机6以及噪声检测单元均与直升机驾驶室内的用于调控第一翼板2与第二翼板3间夹角的调控操作平台电连接，通过噪声检测单元实时检测噪声强度并将信息传递至驾驶室内的调控操作平台，可更为主观的对第一翼板2与第二翼板3之间的夹角进行调控。

噪声检测单元为噪声传感器，噪声传感器与调控操作平台的显示屏电连接，通过显示屏显示出当前噪声强度。

为了减少驾驶员的压力，提高直升机的自动化程度，调控操作平台内置用于自动控制旋转电机6以调低噪声的自动调控模块，自动调控模块与噪声传感器电连接，噪声传感器将噪声强度信号传递至自动调控模块内，由自动调控模块控制旋转电机6运动，不断改变噪声强度，并最终将噪声强度调节至最低。

请参考如图5所示，本发明还提供一种上述直升机的降噪方法，包括以下步骤：

S1：噪声检测单元实时收集噪声强度信息并反馈至调控操作平台，在显示屏上显示噪声强度数值的同时，噪声强度信息传递至自动调控模块；

S2：可以设定飞机平飞时的螺旋桨自身旋转产生的噪声强度为初始噪声，当噪声检测单元检测到噪声大于初始噪声时，调控操作平台内的自动调控模块通过控制旋转电机6控制第一翼板2与第二翼板3间夹角发生变化，桨尖涡形成的噪声强度发生变化，自动调控模块自动获取夹角值与噪声强度的变化关系，将第一翼板2与第二翼板3间夹角值控制在对应噪声强度最低时的夹角值(此夹角值定义为最优控制夹角)，具体的操控流程为：自动调控模块通过控制旋转电机6，先将第一翼板2与第二翼板3间夹角调整至最大夹角值的一半，然后增大第一翼板2与第二翼板3间夹角，噪声传感器实时接收噪声变化并通过处理器将噪声强度反馈至自动调控模块并由自动控制模块实时记录噪声值，如果噪声降低，则继续增大第一翼板2与第二翼板3间夹角，如果噪声升高，则减小第一翼板2与第二翼板3间夹角，减小第一翼板2与第二翼板3间夹角过程中，如果噪声降低，则继续减小第一翼板2与第二翼板3间夹角，如果如噪声升高，则停止继续减小第一翼板2与第二翼板3间夹角，并回旋至最优控制夹角；

S3：当直升机改变飞行姿态后，重复S1、S2步骤。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的翼板技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种降噪桨尖结构，其特征在于，包括用于分散桨尖涡的第一小翼以及第二小翼，所述第一小翼包括第一翼板和第一齿板，所述第二小翼包括第二翼板和第二齿板，所述第一翼板一端与直升机桨叶的末端连接，另一端朝向所述直升机桨叶上方空间设置，所述第二翼板一端与所述直升机桨叶的末端连接，另一端朝向所述直升机桨叶下方空间设置，所述第一翼板远离所述第二翼板的一端的迎风部设置有第一齿板，所述第二翼板远离所述第一翼板的一端的迎风部设置有第二齿板，所述第一齿板与所述第二齿板的延伸方向与风向平行；

所述直升机桨叶的末端设置有用于控制所述第一翼板与所述第二翼板开合角度的旋转电机，所述第一翼板与所述第二翼板均通过所述旋转电机与所述直升机桨叶的末端连接；

所述第一齿板与所述第一翼板垂直设置，所述第二齿板与所述第二翼板垂直设置，所述第一齿板与所述第二齿板交错设置，所述第一齿板一侧形成用于容纳所述第二齿板的空间，所述第一翼板与所述第二翼板合并后，所述第一齿板与所述第二齿板位于同一平面上，所述第一翼板所述第二翼板、所述第一齿板以及所述第二齿板共同形成与所述直升机桨叶结构相匹配的桨叶延伸段。

2.根据权利要求1所述的降噪桨尖结构，其特征在于，所述第一齿板与所述第二齿板的迎风面为外凸弧形结构。

3.根据权利要求1所述的降噪桨尖结构，其特征在于，所述第一翼板远离所述第二翼板的一端的迎风部设置有若干个第一齿板，所述第二翼板远离所述第一翼板的一端的迎风部设置有若干个第二齿板。

4.根据权利要求1所述的降噪桨尖结构，其特征在于，所述直升机桨叶的末端设置有两个所述旋转电机，两个所述旋转电机的输出轴朝向相反且转向相反，所述第一翼板与所述第二翼板上均设置有与所述旋转电机的输出轴连接的连接套筒，所述连接套筒与所述旋转电机的输出轴之间通过定位销进行连接。

5.一种应用如权利要求1-4任一项所述降噪桨尖结构的直升机，其特征在于，若干个所述直升机桨叶的末端分别通过所述旋转电机与所述第一翼板以及所述第二翼板连接，直升机驾驶室外设置有用于检测噪声强度的噪声检测单元，所述旋转电机以及所述噪声检测单元均与直升机驾驶室内的用于调控所述第一翼板与所述第二翼板间夹角的调控操作平台电连接。

6.根据权利要求5所述的直升机，其特征在于，所述噪声检测单元为噪声传感器，所述噪声传感器与所述调控操作平台的显示屏电连接。

7.根据权利要求6所述的直升机，其特征在于，所述调控操作平台内置用于自动控制所述旋转电机以调低噪声的自动调控模块，所述自动调控模块与所述噪声传感器电连接。

8.一种如权利要求5-7任一项所述直升机的降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：噪声检测单元实时收集噪声强度信息并反馈至调控操作平台；

S2：调控操作平台通过控制旋转电机控制第一翼板与第二翼板间夹角发生变化，桨尖涡形成的噪声强度发生变化，获取夹角值与噪声强度的变化关系，将第一翼板与第二翼板间夹角值控制在对应噪声强度最低时的夹角值；

S3：当直升机改变飞行姿态后，重复S1、S2步骤。