S76C 直升机噪声特性分析及降噪措施研究

1 S76C 直升机噪声源分析

1.1 发动机产生的噪声

S76C 直升机所配备的涡轴发动机是另一个重要的噪声产生源。发动机噪声主要涵盖气动噪声和机械噪声这两类。气动噪声是由气流通道内发生的气动现象引发的，例如进气道处的湍流、压气机和涡轮叶片产生的气动噪声等。而机械噪声则源于发动机结构的振动，像轴承的摩擦、齿轮的啮合等情况都会产生机械噪声。气动噪声和结构振动相互影响、相互耦合，这使得发动机噪声的研究成为一个涉及多物理场相互作用的复杂问题。

1.2 传动系统产生的噪声

传动系统承担着将发动机高转速功率转换为旋翼低转速空气动力的任务，其各级齿轮的转速处于旋翼低转速和发动机转子高转速之间。传动系统噪声主要源于齿轮啮合过程中存在的误差所引发的高频啮合激振力。这些激振力会促使机匣、支架等结构产生振动，进而产生结构性噪声。传动系统噪声和机械振动紧密相连且相互影响，它不仅会对系统性能产生不良影响，导致零部件过早出现疲劳甚至失效的情况，还是直升机舱内噪声的主要来源之一，给乘员带来不利影响。

1.3 尾桨产生的噪声

尾桨噪声相较于旋翼噪声，其频率更高，并且恰好处于人耳听觉最为敏感的频谱范围，所以更容易让人感到厌烦。尾桨在高速旋转过程中，其桨叶与空气相互作用会产生气动噪声，同时尾桨的机械结构振动也会产生一定的机械噪声。

2 S76C 直升机噪声特性

2.1 传播特征

直升机噪声在传播过程中，会受到诸多因素的制约与影响，像飞行高度、飞行速度以及环境温度等都是关键因素。其中，飞行高度对地面噪声的影响尤为显著。依据美国直升机协会（HAI）发布的“友好飞行指南”所公布的数据，当直升机的飞行高度或者直线飞行距离增加至原来的两倍时，地面接收到的噪声强度会降低 6 - 7 分贝。为了确保直升机在飞越噪声敏感区域时，实际产生的噪声不超过 65 分贝这一标准，对于轻型/小型直升机而言，其飞行高度不得低于 300 米；而中型直升机的飞行高度则需保持在不低于 600 米。

2.2 与飞行状态的关联

直升机处于不同的飞行状态时，其噪声特性会呈现出明显的差异。以平飞状态为例，加速飞行相较于减速飞行更为安静，直线飞行比转弯飞行产生的噪声更小；在下降飞行阶段，直线下降比转弯下降更安静，陡峭下滑相较于平缓下滑，噪声也更低；当进行减速操作时，平飞状态下减速比在下降或者转弯过程中减速更为安静；在转弯飞行时，若进行特别减速转弯，从前行桨叶方向转向比转向前行桨叶方向时更安静；在操纵直升机时，采用平滑、柔和的操作方式，比快速、粗猛的操作所产生的噪声要小得多。

3 S76C 直升机降噪措施

3.1 旋翼系统降噪

优化桨叶设计：可运用桨尖下反设计理念，以美国黑鹰直升机为例，其桨叶叶尖下反角度达 20 度，此设计犹如在桨尖位置增添了一块向下倾斜的板子。当气流向上绕流时，这块“板子”能对其产生遮挡效果，进而削弱桨尖涡的强度。欧洲直升机公司打造的蓝边桨叶也别具匠心，通过缩短翼尖弦长，并采用线前掠再后掠的独特设计，有效降低了翼尖涡的强度。而且这种设计能够避免桨尖涡与桨叶处于平行状态，减少了桨叶与涡流之间的碰撞和干扰，从而达到降噪目的。此外，锯齿形桨尖也是一种可行的设计方式。它能够将一个较大的翼尖涡分散成众多低强度的小涡流，使能量分布更为分散，从而降低噪声的产生。

主动控制技术：目前，高阶谐波控制（HHC）和独立桨叶控制（IBC）技术已被广泛研究并应用于降低旋翼桨涡干扰（BVI）噪声。相关旋翼风洞试验表明，采用 HHC 方法进行开环控制时，可使 BVI 噪声降低约 5 - 6分贝。在 BO - 105 旋翼和 UH - 60 旋翼上开展的风洞试验中，运用 IBC系统控制噪声并仔细选择开环控制输入后，取得了显著的降噪效果，降噪幅度可达 5 - 12 分贝。

3.2 发动机降噪

优化发动机结构：通过优化设计，能够减少进气道内的湍流现象，进而降低压气机和涡轮叶片所产生的气动噪声。同时，在发动机的结构设计方面也需进行优化。例如，减小轴承的摩擦力，降低齿轮啮合过程中产生的误差，这些措施都能有效减少发动机运行时的机械噪声。

采用降噪材料：在发动机外壳上合理运用吸声材料和隔声材料，可有效吸收和阻隔发动机产生的噪声。多孔吸声材料是吸收高频噪声的“能手”，它能够通过自身的多孔结构，将高频噪声的能量转化为热能而消耗掉。而隔声板则擅长阻隔低频噪声的传播，它就像一道坚固的屏障，能够有效阻挡低频噪声向周围环境扩散，从而降低发动机噪声对外部的影响。

3.3 传动系统噪声控制策略

安装阻尼类装置：于传动装置处，安装诸如弹性支撑部件、挤压油膜阻尼器、干摩擦阻尼器、粘弹性阻尼材料以及粘弹性减震器等。这些装置能够吸收并衰减齿轮啮合过程中产生的振动能量，进而有效降低因结构振动引发的噪声。

运用主动支撑杆技术：在主减速机匣的支撑杆上应用主动控制技术，将其改造为主动支撑杆或者智能支撑杆。此技术能够切实削减齿轮啮合所产生的噪声，并且具备适应直升机工作条件变化的能力，例如可随旋翼转速的变化而自动调整，以维持良好的降噪效果。

3.4 尾桨降噪举措

优化尾桨结构设计：选用先进的翼型以及独特的桨叶形状，以此降低尾桨的气动噪声。以采用后掠式尾桨桨叶为例，这种设计能够降低桨尖的飞行速度，从而减少噪声的产生。

调节尾桨运行参数：科学合理地调整尾桨的转速、桨距等关键参数，优化尾桨的气动性能。通过精准的参数调节，能够使尾桨在运行过程中更加平稳，进而降低噪声水平。

结束语

本文对S76C 直升机的噪声特性进行了深入分析，明确了旋翼系统、发动机、传动系统和尾桨等主要噪声源及其特性。针对不同噪声源，提出了包括结构优化、主动控制技术和飞行操作优化等一系列降噪措施。通过实施这些降噪措施，可以有效降低S76C 直升机的噪声水平，提高飞行舒适性，减少对周边环境的干扰，为S76C 直升机的广泛应用提供有力支持。未来的研究可以进一步探索新型降噪技术和材料，不断优化降噪方案，实现更好的降噪效果。

参考文献

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