用于飞行器的无管道推进式转子的降噪系统技术方案

本发明专利技术题为“用于飞行器的无管道推进式转子的降噪系统”。本发明专利技术公开了一种用于飞行器的降噪系统(140)，该降噪系统包括循环螺距机构(108)，该循环螺距机构被布置成在处理器(150)的控制下将循环螺距行程应用于无管道推进式转子(UPR)(110)的转子叶片。该处理器接收与该UPR的位置和姿态、存储在存储器(149)中的一个或多个地面点的位置以及飞行器的速度对应的输入数据。如果该处理器确定地面点将进入该UPR的平面，根据需要将控制信号输出到循环螺距机构以调整该循环螺距行程的相位，使得进入该UPR的平面的地面点的方位角位置位于方位角间隔内，在该方位角间隔内，该循环螺距行程的叶片螺距低于其平均值，从而降低该地面点方向上的噪声。向上的噪声。向上的噪声。

【技术实现步骤摘要】
用于飞行器的无管道推进式转子的降噪系统


[0001]本专利技术涉及降低飞行器噪声，尤其涉及降低由飞行器的无管道推进式转子(UPR)产生的噪声。

技术介绍

[0002]与常规飞行器相比，混合和电动飞行器推进技术具有减少化石燃料使用、CO2排放、操作成本和噪声足迹的能力。此类飞行器通常采用无管道推进式转子(UPR)。例如，此类飞行器的分布式推进布置结构可采用许多无管道推进式转子(UPR)。然而，对由飞行器的UPR转子生成的噪声(包括社区噪声和舱噪声)的管理不是微不足道的问题，并且是此类飞行器的主要设计问题。对于UPR的设计要求，包括推力要求，对转子RPM(角速度)、叶片螺距、空气速度和其他因素施加约束，这些因素单独地或共同地影响由UPR生成的噪声。为了减少给定位置处的社区噪声，通常不希望调整RPM，因为所得的音调变化对地面上的人而言是特别明显的。无论UPR如何供电，都可能需要管理由UPR产生并在飞机的地面上或机载上经历的噪声。

技术实现思路

[0003]本专利技术的第一方面提供了一种用于飞行器的无管道推进式转子的降噪系统，其中该系统包括：
[0004]循环螺距机构，该循环螺距机构被布置成将循环螺距行程应用于该无管道推进式转子的转子叶片，该循环螺距行程的相位是可调整的，并且该循环螺距行程的叶片螺距在相对于该无管道推进式转子的转子轴线的第一方位角间隔内低于其平均值；
[0005]定位定姿系统，该定位定姿系统被布置成确定该无管道推进式转子的位置和姿态；
[0006]存储器，该存储器存储地面点的位置；和
[0007]处理器，该处理器被布置成执行以下步骤：
[0008](i)分别从该定位定姿系统以及该存储器接收与该无管道推进式转子的位置和姿态以及该地面点的位置对应的输入数据；
[0009](ii)接收对应于该飞行器的速度的输入数据；
[0010](iii)根据该输入数据确定地面点在大于或等于该系统的反应时间的时间段之后将进入该无管道推进式转子的转子平面，并且计算该转子平面中的位置的径向坐标和方位角坐标，在该位置处，地面点将相对于该无管道推进式转子的转子轴线进入该转子平面；并且
[0011](iv)根据需要将控制信号输出到该循环螺距机构以调整该循环螺距行程的相位，使得第一方位角间隔包括在步骤(iii)中确定的方位角坐标。
[0012]通过调整该循环螺距行程的相位，使得第一方位角间隔包括进入UPR的平面的地面点的方位角坐标，该地面点处的噪声水平被布置成低于相对于UPR的转子轴线的所有方
位角位置的平均噪声水平。
[0013]优选地，该处理器被布置成向循环螺距机构输出控制信号以调整循环螺距行程的相位，使得循环螺距行程的最小叶片螺距的方位角位置等于在步骤(iii)中确定的方位角坐标，使得当其进入UPR的转子平面时，地面点处的噪声水平最小化。
[0014]该存储器可存储对应于与地面点相关联的阈值噪声值的阈值数据，并且该处理器可被布置成执行以下步骤：
[0015](v)接收该阈值数据；
[0016](vi)至少使用该地面点将进入该转子平面的位置的径向坐标来生成该地面点的计算噪声水平；并且
[0017](vii)将该计算噪声水平与该阈值噪声值进行比较；
[0018]并且如果该计算噪声值超过阈值噪声值，则将控制信号输出到循环螺距机构。在这种情况下，只有当针对进入UPR平面的地面点的位置的计算噪声水平超过阈值噪声值时，才调整循环螺距行程的相位。例如，如果飞行器正在高海拔下操作，则不调整循环螺距行程的相位。
[0019]该存储器可存储多个地面点中的每个地面点的位置，并且该处理器被布置成执行以下步骤：
[0020](i)接收对应于这些地面点中的每个地面点的位置的输入数据；
[0021](ii)确定在大于或等于该系统的反应时间的时间段之后将同时进入该无管道推进式转子的转子平面的两个或更多个地面点；
[0022](iii)计算该转子平面中的相应位置的径向坐标和方位角坐标，在该径向坐标和方位角坐标处，该两个或更多个地面点中的每个地面点将相对于该无管道推进式转子的转子轴线进入该转子平面；并且
[0023](iv)根据需要将控制信号输出到该循环螺距机构以调整该循环螺距行程的相位，使得第一方位角间隔包括这些位置中的每个位置的方位角坐标。
[0024]从而可降低或减少同时进入UPR转子平面的两个或更多个地面点处的噪声水平。
[0025]存储器可存储多个地面点中的每个地面点的位置和对应于噪声阈值的阈值数据，这些阈值数据中的每个阈值数据对应于相应的地面点，并且该处理器被布置成执行以下步骤：
[0026](i)接收对应于这些地面点中的每个地面点的位置的输入数据和阈值数据；
[0027](ii)确定在大于或等于该系统的反应时间的时间段之后将同时进入该无管道推进式转子的转子平面的两个或更多个地面点；
[0028](iii)计算该转子平面中的相应位置的径向坐标和方位角坐标，在该径向坐标和方位角坐标处，该两个或更多个地面点中的每个地面点将相对于该无管道推进式转子的转子轴线进入该转子平面；
[0029](iv)对于在步骤(ii)中确定的那些位置中的每个位置，至少使用该位置的径向坐标来生成相应的计算噪声水平；
[0030](v)对于每个位置，比较该计算噪声水平和阈值噪声水平，并且确定该计算噪声水平在最大程度上超过该阈值噪声水平的位置；并且
[0031](vi)将控制信号输出到循环螺距机构，使得该循环螺距行程的最小叶片螺距的方
位角位置等于在步骤(v)中确定的位置的方位角坐标。
[0032]在这种情况下，对应于循环噪声行程的最小叶片螺距的方位角位置被布置成与该地面点的UPR平面中的方位角位置重合(即，在该方向上转向)，对于该地面点，噪声阈值水平在最大程度上被超过。
[0033]由处理器输出的控制信号激活循环螺距机构可将UPR的叶片螺距从恒定的总螺距值改变为循环螺距行程，该循环螺距行程的平均值等于总螺距值，使得UPR的推进推力保持至少大致不变。另选地，循环螺距机构可连续地将循环螺距行程应用于UPR的转子叶片，其中仅循环螺距行程的相位由处理器控制，而不是叶片螺距与其平均值的最大偏差。
[0034]处理器和存储器可远离UPR和循环螺距机构定位，该系统还包括用于定位定姿系统与处理器之间以及处理器与循环螺距机构之间的无线通信的装置。例如，处理器和存储器可位于地面上，其中仅UPR、循环螺距机构以及定位定姿系统位于安装UPR的飞行器上。
[0035]本专利技术的第二方面提供了一种包括根据第一方面的降噪系统的飞行器，其中处理器、存储器、定位定姿系统、循环螺距机构和无管道推进式转子包括在该飞行器中。
[0036]该处理器可被布置成调整循环螺距行程的相位，使得第一方位角间隔包括对应于位置矢量的方位角位置，该位置矢量为在该飞行器的海拔大于阈值海拔值时从该无管道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于飞行器的无管道推进式转子的降噪系统，其中所述系统包括：循环螺距机构，所述循环螺距机构被布置成将循环螺距行程应用于所述无管道推进式转子的转子叶片，所述循环螺距行程的相位是可调整的，并且所述循环螺距行程的叶片螺距在相对于所述无管道推进式转子的转子轴线的第一方位角间隔内低于其平均值；定位定姿系统，所述定位定姿系统被布置成确定所述无管道推进式转子的位置和姿态；存储器，所述存储器存储地面点的位置；处理器，所述处理器被布置成执行以下步骤：(i)分别从所述定位定姿系统以及所述存储器接收与所述无管道推进式转子的所述位置和所述姿态以及所述地面点的所述位置对应的输入数据；(ii)接收对应于所述飞行器的速度的输入数据；(iii)根据所述输入数据确定所述地面点在大于或等于所述系统的反应时间的时间段之后将进入所述无管道推进式转子的转子平面，并且计算所述转子平面中的所述位置的径向坐标和方位角坐标，在所述位置处，所述地面点将相对于所述无管道推进式转子的所述转子轴线进入所述转子平面；以及(iv)根据需要将控制信号输出到所述循环螺距机构以调整所述循环螺距行程的所述相位，使得所述第一方位角间隔包括在步骤(iii)中确定的所述方位角坐标。2.根据权利要求1所述的降噪系统，其中所述处理器被布置成向所述循环螺距机构输出控制信号以调整所述循环螺距行程的所述相位，使得所述循环螺距行程的最小叶片螺距的方位角位置等于在步骤(iii)中确定的所述方位角坐标。3.根据权利要求1所述的降噪系统，其中所述存储器存储对应于与所述地面点相关联的阈值噪声值的阈值数据，并且所述处理器被布置成执行以下步骤：(v)接收所述阈值数据；(vi)至少使用所述地面点将进入所述转子平面的所述位置的所述径向坐标来生成所述地面点的计算噪声水平；以及(vii)将所述计算噪声水平与所述阈值噪声值进行比较；并且如果所述计算噪声值超过所述阈值噪声值，则将所述控制信号输出到所述循环螺距机构。4.根据权利要求1所述的降噪系统，其中所述存储器存储多个地面点中的每个地面点的所述位置，并且其中所述处理器被布置成执行以下步骤：(i)接收对应于所述地面点中的每个地面点的所述位置的输入数据；(ii)确定在大于或等于所述系统的所述反应时间的时间段之后将同时进入所述无管道推进式转子的所述转子平面的两个或更多个地面点；(iii)计算所述转子平面中的相应位置的所述径向坐标和所述方位角坐标，在所述径向坐标和所述方位角坐标处，所述两个或更多个地面点中的每个地面点将相对于所述无管道推进式转子的所述转子轴线进入所述转子平面；以及(iv)根据需要将控制信号输出到所述循环螺距机构以调整所述循环螺距行程的所述相位，使得所述第一方位角间隔包括所述位置中的每个位置的所述方位角坐标。5.根据权利要求1所述的降噪系统，其中所述存储器存储多个地面点中的每个地面点
的所述位置和对应于噪声阈值的阈值数据，所述阈值数据中的每个阈值数据对应于相应的地面点，并且其中所述处理器被布置成执行以下步骤：(i)接收对应于所述地面点中的每个地面点的所述位置的输入数据和所述阈值数据；(ii)确定在大于或等于所述系统的所述反应时间的时间段之后将同时进入所述无管道推进式转子的所述转子平面的两个或更多个地面点；(iii)计算所述转子平面中的所述相应位置的所述径向坐标和所述方位角坐标，在所述径向坐标和所述方位角坐标处，所述两个或更多个地面点中的每个地面点将相对于所述无管道推进式转子的所述转子轴线进入所述转子平面；(iv)对于在步骤(ii)中确定的所述位置中的每个位置，至少使用所述位置的所述径向坐标来生成相应的计算噪声水平；(v)对于每个位置，比较所述计算噪声水平和所述阈值噪声水平，并且确定所述计算噪声水平以最大量超过所述阈值噪声水平的位置；以及(vi)将所述控制信号输出到所述循环螺距机构，使得所述循环螺距...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞缪尔，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，
类型：发明
国别省市：