一种用于模拟涡桨飞机螺旋桨气流及线谱噪声的试验装置

摘要

本发明属于航空声学试验领域，涉及一种用于模拟涡桨飞机螺旋桨气流/线谱噪声的试验装置，包括固定支架1、安装于固定支架1的传动机构2、带孔旋转叶盘3以及与外部气源4连接的气流管道5，所述传动机构2通过传动皮带6带动转轴7驱动带孔旋转叶盘3转动，所述带孔旋转叶盘上3设置有若干个内径与气流管道5内径一致的导气孔8。本发明通过试验对比发现，本发明能够产生具有倍频关系的线谱噪声，且该噪声与待模拟螺旋桨噪声在频率分布上完全一致，总声压级及各频率声压级差别在5%以内。本发明操作方便、省力省时、可重复使用、可靠性较高的优点，有效保障了壁板隔声试验的合理、可靠。因此，实用性较好，易于推广应用，具有较大实用价值。

权利要求

1.一种用于模拟涡桨飞机螺旋桨气流及线谱噪声的试验装置，其特征在于，包括固定支架[1]、安装于固定支架[1]的传动机构[2]、带孔旋转叶盘[3]以及与外部气源[4]连接的气流管道[5]，所述传动机构[2]通过传动皮带[6]带动转轴[7]驱动带孔旋转叶盘[3]转动，所述带孔旋转叶盘[3]上设置有若干个内径与气流管道[5]内径一致的导气孔[8]，所述带孔旋转叶盘[3]安装于固定支架[1]之后，当带孔旋转叶盘[3]转动时，每一个导气孔[8]均能与气流管道[5]同轴。

2.根据权利要求1所述的一种用于模拟涡桨飞机螺旋桨气流及线谱噪声的试验装置，其特征在于，在气流管道[5]内还设置有一个流速测量装置[9]，用于监控气流速度。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于模拟涡桨飞机螺旋桨气流及线谱噪声的试验装置，其特征在于，所述传动机构[2]为变频电机。

4.根据权利要3所述的一种用于模拟涡桨飞机螺旋桨气流及线谱噪声的试验装置，其特征在于，还设置有用于控制变频电机的变频器[10]。

5.根据权利要求4所述的一种用于模拟涡桨飞机螺旋桨气流及线谱噪声的试验装置，其特征在于，所述若干个导气孔[8]均匀分布于带孔旋转叶盘[3]上。

说明书

一种用于模拟涡桨飞机螺旋桨气流及线谱噪声的试验装置

技术领域

[0001] 本发明属于航空声学试验领域，涉及一种用于模拟涡桨飞机螺旋桨气流及线谱噪声的试验装置。

背景技术

[0002] 涡桨飞机在飞行过程中，螺旋桨高速旋转，会产生巨大的线谱噪声和气流脉动，击打在机身蒙皮上，严重影响飞机舱内的声学环境，破坏坐乘舒适性。因此通过在试验室内模拟飞机外部声场，开展壁板结构隔声试验，设计出高隔声量的壁板结构，一直是控制飞机舱内噪声的常用方法。

[0003] 在现有的隔声试验方式中，均采用在混响室内放置电动扬声器，发射粉红噪声或白噪声来模拟飞机外部声场，开展壁板结构隔声试验。由于受到电动扬声器、混响室的自身限制，模拟的声场不能有效模拟出真实的螺旋桨线谱噪声和气流脉动等情况，进而影响壁板结构声学设计等工作。

[0004] 为了解决如何有效模拟涡桨飞机螺旋桨线谱噪声和气流脉动，达到提高试验准确度，有效开展涡桨飞机声学设计、降噪设计的目的，本发明提供了一种利用旋转叶盘剪切气流发声的试验装置，通过控制叶盘旋转速度，控制噪声频率和气流脉动，真实地模拟出涡桨飞机飞行过程中的螺旋桨气流/线谱噪声，解决了原有方法存在的问题。

发明内容

[0005] 发明目的：为了解决现有试验装置无法模拟涡桨飞机飞行过程中尚未螺旋桨气流/线谱噪声问题，达到提高试验准确度的目的，本发明提供了一种结构简单、控制精度高、可靠性好的用于模拟涡桨飞机螺旋桨气流/线谱噪声的试验装置。

[0006] 技术方案：一种用于模拟涡桨飞机螺旋桨气流及线谱噪声的试验装置，包括固定支架1、安装于固定支架1的传动机构2、带孔旋转叶盘3以及与外部气源4连接的气流管道5，所述传动机构2通过传动皮带6带动转轴7驱动带孔旋转叶盘3转动，所述带孔旋转叶盘上3设置有若干个内径与气流管道5内径一致的导气孔8，所述带孔旋转叶盘3安装于固定支架1之后导气孔8与气流管道5同轴。

[0007] 优选地，在气流管道5内还设置有一个流速测量装置9，用于监控气流速度。

[0008] 优选地，所述传动机构2为变频电机。

[0009] 优选地，还设置有用于控制变频电机的变频器10。

[0010] 优选地，所述若干个导气孔8均匀分布于带孔旋转叶盘3上。

[0011] 有益效果：本发明在现有技术条件和试验条件下，用简单的结构较为真实的模拟了涡桨飞机螺旋桨平面对应区域的噪声场和气动场，有效模拟出螺旋桨的线谱噪声。通过调节所述外部气源4的气源强度和所述带孔旋转叶盘3的转动速度，可以根据不同的需求精确控制该试验装置产生噪声的声压级和频率分布。通过试验对比发现，试验装置能够产生具有倍频关系的线谱噪声，且该噪声与待模拟螺旋桨噪声在频率分布上完全一致，总声压级及各频率声压级差别在5%以内。

[0012] 本发明操作方便、省力省时、可重复使用、可靠性较高的优点，有效保障了壁板隔声试验的合理、可靠。因此，实用性较好，易于推广应用，具有较大实用价值。

附图说明

[0013] 图1为本发明实施例1结构示意图；

[0014] 图2为本发明实施例2结构示意图；

[0015] 图3为本发明某使用情况下模拟声场频谱图；

[0016] 图4为本发明某使用情况下真实噪声频谱图。

[0017] 其中，1-固定支架，2-传动机构，3-带孔旋转叶盘，5-气流管道，6-传动皮带，7-转轴，8-导气孔，9-流速测装置。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述，请参阅图1至图4。

[0019] 实施例1：如图1所示，一种用于模拟涡桨飞机螺旋桨气流及线谱噪声的试验装置，包括固定支架1、安装于固定支架1的传动机构2、带孔旋转叶盘3以及与外部气源4连接的气流管道5，所述传动机构2通过传动皮带6带动转轴7驱动带孔旋转叶盘3转动，所述带孔旋转叶盘上3设置有若干个内径与气流管道5内径一致的导气孔8，所述带孔旋转叶盘3安装于固定支架1之后导气孔8与气流管道5同轴。带孔旋转叶盘3上的导气孔8与气流管道5的内径一致，能够保证带孔旋转叶盘3转动时，实现从外部气源4引入的高速气流对导气孔8的切割。

[0020] 所述传动机构2为变频电机。变频电机的好处在于可以改变电机转速，从而改变带孔旋转叶盘3的转速，调整切割高速气流的速度。

[0021] 优选地，还设置有用于控制变频电机的变频器10，改变电机的运行频率可以调节带孔叶盘的旋转角速度和切割气流的频率，从而改变模拟噪声的频率。

[0022] 优选地，所述若干个导气孔8均匀分布于带孔旋转叶盘3上，可使气流在相同的时间间隔通过导气孔，保证噪声频率的单一性和准确性。

[0023] 优选地，所述带孔旋转叶盘3有若干个内径与气流管道5内径一致的导气孔8，将其安装于固定支架1之后导气孔8与气流管道5同轴。这样可以保证当导气孔8经正对气流管道5时，气流管道5中的气流能完全通过带孔旋转叶盘3；而当带孔旋转叶盘3继续转动时，气流管道5中的气流能很快被阻挡；这样可以保证气流被切割时产生的噪声在频率分布上是离散的、尖锐的单频，且各频率间有倍频关系，使其与螺旋桨噪声更为接近。

[0024] 实施例2，在气流管道5内还设置有一个流速测量装置9，用于监控气流速度。

[0025] 如图3及图4所示，为某试验中形成的对比图。通过图3和图4中某使用状态下待模拟噪声频率和该装置产生的真实噪声频谱的对比可以看出，该装置产生的噪声与待模拟噪声在频率分布上完全一致，即一阶频率为107.5Hz，二阶频率为215Hz，三阶频率为322.5Hz，四阶频率为430Hz，五阶频率为537.5Hz，六阶频率为645Hz；总声压级及各频率声压级差别在5%以内；能够精确的模拟螺旋桨产生的气流和线谱噪声，具有很高的实用价值。

[0026] 本发明在现有技术条件和试验条件下，用简单的结构较为真实的模拟了涡桨飞机螺旋桨平面对应区域的噪声场和气动场，有效模拟出螺旋桨的线谱噪声。通过调节所述外部气源4的气源强度和所述带孔旋转叶盘3的转动速度，可以根据不同的需求精确控制该试验装置产生噪声的声压级和频率分布。通过试验对比发现，试验装置能够产生具有倍频关系的线谱噪声，且该噪声与待模拟螺旋桨噪声在频率分布上完全一致，总声压级及各频率声压级差别在5%以内。本发明操作方便、省力省时、可重复使用、可靠性较高的优点，有效保障了壁板隔声试验的合理、可靠。因此，实用性较好，易于推广应用，具有较大实用价值。