《直升機氣動聲學(xué)》以南京航空航天大學(xué)旋翼飛行器氣動噪聲團隊的研究成果為基礎(chǔ)，融入國內(nèi)外在此領(lǐng)域的*新研究成果，從流體力學(xué)和氣動聲學(xué)的基本理論出發(fā)，系統(tǒng)地介紹直升機氣動噪聲的分類、產(chǎn)生機理和控制手段�！吨鄙龣C氣動聲學(xué)》分為基礎(chǔ)篇（第1-6章）和應(yīng)用篇（第7-9章）兩部分：基礎(chǔ)篇重點介紹氣動噪聲相關(guān)的理論基礎(chǔ)以及直升機各類噪聲的產(chǎn)生機理和輻射特性等；應(yīng)用篇主要介紹直升機氣動噪聲主源與噪聲的預(yù)測方法、應(yīng)用。
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直升機,空氣動力學(xué),聲學(xué)
目錄
基礎(chǔ)篇
第1章 氣動聲學(xué)基礎(chǔ) 3
1.1 流體基本控制方程 3
1.1.1 連續(xù)方程 4
1.1.2 動量方程 4
1.1.3 能量守恒方程 6
1.1.4 本構(gòu)方程 7
1.2 Lighthill聲學(xué)類比理論 8
1.2.1 波動方程推導(dǎo) 8
1.2.2 氣動聲源分類 10
1.3 FWH方程 13
1.3.1 FWH方程推導(dǎo) 13
1.3.2 FWH方程積分形式 15
1.4 聲波疊加原理 16
1.5 多普勒效應(yīng) 16
1.6 聲學(xué)量的定義 18
1.6.1 基本聲學(xué)量 18
1.6.2 聲音類別 19
1.6.3 與聽覺相關(guān)的聲學(xué)量 20
1.7 大氣吸聲基本理論 21
1.8 航空器常用聲學(xué)評價指標(biāo) 23
1.8.1 計權(quán)聲壓級 23
1.8.2 感覺噪聲級 24
1.8.3 經(jīng)純音修正的感覺噪聲級 25
1.8.4 有效感覺噪聲級 26
1.8.5 聲暴露級 27
參考文獻 28
第2章 旋轉(zhuǎn)噪聲和寬帶噪聲 29
2.1 直升機噪聲概述 29
2.1.1 直升機噪聲水平 29
2.1.2 外部噪聲構(gòu)成 31
2.1.3 旋翼噪聲分類 32
2.2 噪聲控制方程 32
2.3 懸停旋轉(zhuǎn)噪聲 33
2.3.1 厚度噪聲 34
2.3.2 載荷噪聲 38
2.3.3 非定常載荷噪聲 41
2.3.4 設(shè)計參數(shù)影響分析 42
2.4 前飛旋轉(zhuǎn)噪聲 44
2.5 寬頻噪聲 46
2.5.1 旋翼自噪聲 47
2.5.2 槳葉尾跡干擾噪聲 47
2.5.3 湍流攝入噪聲 49
參考文獻 50
第3章 槳渦干擾噪聲 51
3.1 引言 51
3.2 槳渦干擾形成 52
3.2.1 二維翼渦干擾 52
3.2.2 平行槳渦干擾 55
3.3 槳渦干擾敏感因素 57
3.3.1 渦強 57
3.3.2 干擾距離 58
3.3.3 渦核半徑 59
3.3.4 斜干擾 60
3.4 旋翼槳渦干擾氣動和噪聲特性 62
3.4.1 槳渦干擾氣動特性 62
3.4.2 槳渦干擾噪聲特性 64
3.5 槳渦干擾噪聲特征影響參數(shù) 67
3.5.1 槳盤迎角 67
3.5.2 前進比 70
3.5.3 升力系數(shù) 73
3.5.4 槳尖馬赫數(shù) 75
參考文獻 76
第4章 高速脈沖噪聲 77
4.1 高速脈沖噪聲特性 77
4.1.1 波形特征與離域化現(xiàn)象 77
4.1.2 懸停狀態(tài)下的高速脈沖噪聲 79
4.2 高速脈沖噪聲形成機理 80
4.2.1 跨聲速流場中的速度勢方程 80
4.2.2 高速脈沖噪聲的形成 82
4.3 高速脈沖噪聲的理論預(yù)測 84
4.3.1 線性噪聲 84
4.3.2 Kirchhoff方法 87
4.3.3 計入四極子項的FWH方程 88
4.3.4 可穿透面FWH方程 90
參考文獻 91
第5章 尾槳氣動噪聲 92
5.1 引言 92
5.2 開放式尾槳 92
5.2.1 懸停狀態(tài)氣動特性 93
5.2.2 懸停狀態(tài)噪聲特性 94
5.2.3 前飛狀態(tài)氣動特性 97
5.2.4 前飛狀態(tài)噪聲特性 99
5.3 涵道式尾槳 102
5.4 尾槳運動和安裝位置 104
5.4.1 旋轉(zhuǎn)方向影響 105
5.4.2 安裝位置影響 108
參考文獻 111
第6章 噪聲試驗相似性準(zhǔn)則 113
6.1 氣動聲學(xué)相似準(zhǔn)則 113
6.2 旋翼噪聲相似條件 115
6.2.1 控制方程無量綱 115
6.2.2 相似條件推導(dǎo) 116
6.3 外場飛行聲學(xué)試驗 118
6.3.1 直升機懸停噪聲試驗 118
6.3.2 直升機前飛噪聲試驗 119
6.4 模型旋翼聲學(xué)試驗 121
6.4.1 消聲室試驗 121
6.4.2 聲學(xué)風(fēng)洞試驗 122
6.5 旋翼噪聲相似性分析 123
6.5.1 高速脈沖噪聲 124
6.5.2 槳渦干擾噪聲 127
6.6 小結(jié) 130
參考文獻 130
應(yīng)用篇
第7章 噪聲主、被動控制技術(shù) 133
7.1 不同飛行條件下的噪聲特性 133
7.2 旋翼噪聲被動控制技術(shù) 134
7.2.1 旋翼轉(zhuǎn)速控制 134
7.2.2 非均布槳葉設(shè)計 136
7.2.3 槳葉氣動外形設(shè)計 137
7.3 旋翼噪聲主動控制技術(shù) 146
7.3.1 高階諧波控制 147
7.3.2 單片槳葉控制 148
7.3.3 主動后緣小翼控制 150
7.3.4 主動負扭轉(zhuǎn)旋翼 152
7.3.5 平面內(nèi)噪聲主動控制 153
7.4 反扭矩系統(tǒng)降噪技術(shù) 155
7.5 發(fā)動機系統(tǒng)降噪技術(shù) 157
7.5.1 活塞式發(fā)動機 157
7.5.2 渦軸式發(fā)動機 157
7.6 飛行噪聲降噪技術(shù) 158
7.6.1 飛行軌跡降噪技術(shù) 158
7.6.2 X力控制技術(shù) 160
7.7 降噪技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 163
7.7.1 降噪技術(shù)應(yīng)用考慮的因素 163
7.7.2 降噪技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 165
參考文獻 166
第8章 氣動聲源預(yù)測方法 169
8.1 直升機氣動環(huán)境 169
8.2 基于渦尾跡的氣動力模型 170
8.2.1 渦線模型 170
8.2.2 渦粒子模型 175
8.2.3 不同模型的計算結(jié)果 178
8.3 基于CFD的氣動力模型 181
8.3.1 控制方程 181
8.3.2 空間離散方法 182
8.3.3 時間推進方法 183
8.3.4 初始條件和邊界條件 183
8.3.5 運動嵌套網(wǎng)格方法 185
8.3.6 計算結(jié)果 189
8.4 耦合尾跡/CFD氣動模型 193
8.4.1 耦合CFD/線渦模型 193
8.4.2 耦合CFD/粒渦模型 196
參考文獻 199
第9章 氣動噪聲預(yù)測方法 202
9.1 噪聲預(yù)測方法概述 202
9.2 FWH方程 203
9.2.1 F1和F1A公式 203
9.2.2 可穿透面FWHpds方程 205
9.3 Kirchhoff方法 207
9.4 噪聲預(yù)測方法建立 207
9.4.1 坐標(biāo)系定義及轉(zhuǎn)換 207
9.4.2 多普勒效應(yīng) 210
9.4.3 積分面選擇 211
9.4.4 噪聲預(yù)測方法建立 212
9.5 噪聲預(yù)測分析 214
9.5.1 懸停下旋翼噪聲預(yù)測 214
9.5.2 前飛狀態(tài)噪聲預(yù)測 217
參考文獻 221
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