Diseño de Optimización Multidisciplinaria de Hélices de Bajo Ruido
Autores: Xue, Dongwen; Yan, Qun; Li, Zhuohan; Wei, Kai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño de Optimización Multidisciplinaria de Hélices de Bajo Ruido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Método de diseño de optimización
Hélices de avión de bajo ruido
Aerodinámica
Ruido
Resistencia estructural
Método de superficie de sustentación basado en el método de malla de vórtices
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se llevó a cabo un método de diseño de optimización multidisciplinaria y su verificación de hélices de aeronaves de bajo ruido, considerando la aerodinámica, el ruido y la resistencia estructural, para reducir aún más el ruido aerodinámico de las hélices de aeronaves. Se utilizaron el Método de Superficie de Elevación basado en el Método de Lattice Vortex y el Método de Hanson basado en el Dominio de Frecuencia para evaluar el rendimiento aerodinámico y el ruido en el campo lejano de la hélice, con validación mediante comparación de resultados de pruebas de referencia, respectivamente. Integrando ambos métodos mencionados, las restricciones y un algoritmo genético con codificación, se propuso con éxito un programa conjunto para que el rendimiento de la hélice de aeronave pudiera optimizarse de manera integral. En este programa, las variables de diseño contienen patrones de distribución restringidos por la resistencia estructural de la pala en cuanto a la longitud de la cuerda, el ángulo de torsión y el ángulo de dihedral a lo largo del radio de la pala. Se estableció una cantidad máxima de reducción de ruido como objetivo de optimización. Mientras tanto, se aseguró que no hubiera penalización para el empuje aerodinámico y la eficiencia. La hélice optimizada fue entregada con éxito al realizar el programa desarrollado. Su estructura examinó pruebas de resistencia como carga estática y respuesta dinámica, y sus rendimientos aerodinámicos y aeroacústicos fueron probados en un túnel de viento aeroacústico. Como resultado, la hélice optimizada redujo su pico de emisión de ruido en el campo lejano en 2.7 dB en el primer BPF bajo condiciones típicas y logró una reducción máxima de ruido de 4 dB para operaciones de menor empuje en comparación con la hélice base. Para esta última operación, también se observó claramente la reducción de ruido en el segundo BPF.
Descripción
En este artículo, se llevó a cabo un método de diseño de optimización multidisciplinaria y su verificación de hélices de aeronaves de bajo ruido, considerando la aerodinámica, el ruido y la resistencia estructural, para reducir aún más el ruido aerodinámico de las hélices de aeronaves. Se utilizaron el Método de Superficie de Elevación basado en el Método de Lattice Vortex y el Método de Hanson basado en el Dominio de Frecuencia para evaluar el rendimiento aerodinámico y el ruido en el campo lejano de la hélice, con validación mediante comparación de resultados de pruebas de referencia, respectivamente. Integrando ambos métodos mencionados, las restricciones y un algoritmo genético con codificación, se propuso con éxito un programa conjunto para que el rendimiento de la hélice de aeronave pudiera optimizarse de manera integral. En este programa, las variables de diseño contienen patrones de distribución restringidos por la resistencia estructural de la pala en cuanto a la longitud de la cuerda, el ángulo de torsión y el ángulo de dihedral a lo largo del radio de la pala. Se estableció una cantidad máxima de reducción de ruido como objetivo de optimización. Mientras tanto, se aseguró que no hubiera penalización para el empuje aerodinámico y la eficiencia. La hélice optimizada fue entregada con éxito al realizar el programa desarrollado. Su estructura examinó pruebas de resistencia como carga estática y respuesta dinámica, y sus rendimientos aerodinámicos y aeroacústicos fueron probados en un túnel de viento aeroacústico. Como resultado, la hélice optimizada redujo su pico de emisión de ruido en el campo lejano en 2.7 dB en el primer BPF bajo condiciones típicas y logró una reducción máxima de ruido de 4 dB para operaciones de menor empuje en comparación con la hélice base. Para esta última operación, también se observó claramente la reducción de ruido en el segundo BPF.