Исследование аэроакустических характеристик распределенной силовой установки легкого самолета с коротким взлетом

Авторы

Чэнь Б. ^*, Тимушев С. Ф.^**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: bchen@mai.education
**e-mail: TimushevSF@mai.ru

Аннотация

Описывается расчетное исследование разницы аэроакустических характеристик между одним воздушным винтом и несколькими воздушными винтами, которые имеют одинаковую суммарную тягу и потребляемую мощность. Аэродинамическое моделирование выполняется от высокой нагрузки до низкой нагрузки на лопасть с одинаковой скоростью вращения путем изменения шага. Результаты моделирования показывают, что чем выше нагрузка на винт, тем выше уровень шума, что вытекает из теории Гутина. По сравнению с одним винтом аэроакустические характеристики нескольких винтов не являются осесимметричными. Независимо от того, высока или мала нагрузка на винт, уровень шума нескольких винтов всегда выше.

Ключевые слова:

шум винта, распределенная силовая установка, CFD-CAA, гармоники ЧСЛ, метод FW-H

Библиографический список

1. Мошков П.А., Самохин В.Ф., Яковлев А.А. Проблемы снижении шума, создаваемого на местности самолетами с турбовинтовентиляторными двигателями // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2018. № 4. С. 126–128.

2. Мошков П.А., Самохин В.Ф. Интегральная модель шума силовой установки легкого винтового самолета // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 4. С. 36–44.

3. Мошков П.А., Самохин В.Ф. Экспериментальное определение роли поршневого двигателя в суммарном шуме силовой установки легкого винтового самолета // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 2. С. 50–61.

4. Беляев И.В., Валиев А.В., Мошков П.А., Остриков Н.Н. Исследование акустических характеристик беспилотного летательного аппарата «ПТЕРО-G0» в заглушенной камере АК-2 // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 4. С. 52–62.

5. Титарев В.А., Фараносов Г.А., Чернышев С.А., Батраков А.С. Численное моделирование влияния взаимного расположения винта и пилона на шум турбовинтового самолета // Акустический журнал. 2018. Т. 64. № 6. С. 737–751. DOI: 10.1134/S0320791918060126

6. Абалакин И.В., Бахвалов П.А., Бобков В.Г. и др. Численное моделирование аэродинамических и акустических характеристик винта в кольце // Математическое моделирование. 2015. Т. 27. № 10. С. 125–144.

7. Oleson R.D., Patrick H. Small aircraft propeller noise with ducted propeller // 4th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (02-04 June 1998; Toulouse, France). AIAA 98-2284. DOI: 10.2514/6.1998-2284

8. Malgoezar A.M.N., Vieira A., Snellen M. et al. Experimental characterization of noise radiation from a ducted propeller of an unmanned aerial vehicle // International Journal of Aeroacoustics. 2019. Vol. 18. Nos. 4-5, pp. 372-391. DOI: 10.1177/1475472X19852952

9. Vieira A., Snellen M., Malgoezar A. et al. Analysis of shielding of propeller noise using beamforming and predictions // The Journal of the Acoustical Society of America. 2019. Vol. 146. No. 2, pp. 1085-1098. DOI: 10.1121/1.5121398

10. Denisov S.L., Kopiev V.F., Ostrikov N.N. et al. Using the Correlation Model of Random Quadrupoles of Sources to Calculate the Efficiency of Turbulent Jet Noise Screening with Geometric Diffraction Theory // Acoustical Physics. 2020. Vol. 66. No. 5, pp. 528-541. DOI: 10.1134/S1063771020050024

11. Zhou W., Ning Z., Li H., Hu H. An experimental investigation on rotor-to-rotor interactions of small UAV propellers // 35th AIAA Applied Aerodynamics Conference (05-09 June 2017; Denver, Colorado). DOI: 10.2514/6.2017-3744

12. Lee H., Lee D.J. Rotor interactional effects on aerodynamic and noise characteristics of a small multirotor unmanned aerial vehicle // Physics of Fluids. 2020. Vol. 32. No. 4. DOI: 10.1063/5.0003992

13. Intaratep N., Alexander W.N., Devenport W.J. et al. Experimental study of quadcopter acoustics and performance at static thrust conditions // 22nd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (30 May - 1 June 2016; Lyon, France). DOI: 10.2514/6.2016-2873

14. Левенталь Е.Б. Динамика автоматического регулирования оборотов авиамотора посредством винта изменяемого шага // Труды ЦАГИ. № 602. М.: Изд-во Бюро новой техники, 1947. – 74 с.

15. Koutsoukos P.A. Aerodynamic and Aeroacoustic Interaction Effects of a Distributed-Propeller Configuration in Forward Flight. A Computational Investigation. Master's thesis, Delft University of Technology, 2022. – 110 p.

16. Williams J.E.F., Hawkings D.L. Sound Generation by Turbulence and Surfaces in Arbitrary Motion // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1969. Vol. 264. No. 1151, pp. 321-342.

17. Lighthill M.J. On sound generated aerodynamically I. General theory // Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1952. Vol. 211. No. 1107, pp. 564-587. DOI: 10.1098/rspa.1952.0060

18. Gutin L. On the Sound Field of a Rotating Propeller // Physical magazine of the Soviet Union. 1948. Vol. 9. No. 1. NACA-TM-1195.

19. Hanson D.B., Parzych D.J. Theory for Noise of Propellers in Angular Inflow with Parametric Studies and Experimental Verification. 1993. NASA-CR-4499.

20. Hanson D.B. Noise radiation of propeller loading sources with angular inflow // 13th Aeroacoustics Conference (22-24 October 1990; Tallahassee, FL, USA). DOI: 10.2514/6.1990-3955