新型低噪声多叶耦合螺旋桨技术研究

本项目针对目前七叶大侧斜螺旋桨进一步降噪的局限，以新型低噪声螺旋桨为研究对象，通过分析研究多叶螺旋桨桨叶之间的流场干扰和随之产生的翼栅效应影响，创造性地提出多叶桨桨叶耦合的设计思想，即通过增加相邻桨叶叶根的轴向距离，调整桨叶侧斜和纵倾等参数，使相邻桨叶在内半径处前后错开，从而使螺旋桨内半径处的流场更加稳定，桨叶间翼栅效应影响明显减小，在此基础上进一步采用桨叶内半径适当加载等多参数综合优化措施，在载荷不变的情况下，使桨叶径向螺距分布更加均匀。初步摸底试验表明，多叶耦合螺旋桨的空泡性能较七叶大侧斜螺旋桨有显著提高，敞水效率有所提高。本项目拟采用理论和试验研究相结合的方法，对多叶耦合螺旋桨水动力、空泡和噪声性能进行较为全面的研究，为新型多叶耦合螺旋桨的工程应用研究提供技术储备。

低噪声螺旋桨是潜艇降低噪声的关键部件，其技术作为潜艇减振降噪的核心技术之一受到各海军大国的高度重视，经过几十年的发展，目前国际上潜艇普遍使用七叶大侧斜低噪声螺旋桨，其设计和应用已趋于成熟，很难再进一步降低噪声，必须另辟蹊径来解决螺旋桨进一步降噪问题。. 课题组开发的新型低噪声多叶耦合螺旋桨通过增加相邻桨叶叶根的轴向距离，调整桨叶侧斜和纵倾等参数，使相邻桨叶在内半径处前后错开，实现螺旋桨桨叶多层耦合分布，使得各桨叶间产生有利的水动力干涉，从而使螺旋桨内半径处的流场更加稳定，降低了翼栅效应的影响，在此基础上进一步采用桨叶内半径适当加载等多参数综合优化措施，在载荷不变的情况下，使桨叶径向螺距分布更加均匀，突破了现行螺旋桨难以继续增加桨叶数、降低噪声的瓶颈，开拓了低噪声螺旋桨设计的新思路。可有效解决目前潜艇普遍使用的七叶大侧斜低噪声螺旋桨推进效率与噪声性能难以兼顾的突出问题，实现既保证螺旋桨推进效率，又进一步降低噪声的目标，具有重大的军事意义和广阔的应用前景。. 本课题通过理论和试验研究，初步掌握了新型低噪声多叶耦合螺旋桨的水动力、空泡和噪声性能，应用面元法和CFD方法建立了多叶耦合螺旋桨定常水动力性能数值预报方法，其预报误差分别为3.2%和2%；应用CFD方法建立了叶耦合螺旋桨非定常水动力性能预报方法，发现耦合螺旋桨可以充分利用前后两组桨叶这一特殊的几何构型相互间的有利干涉来主动控制耦合桨的非定常力的大小；设计了多个多叶耦合桨方案进行多参数优化研究，并进行了水动力、空泡和噪声等系列试验。试验结果表明：优化的十叶耦合螺旋桨在工况点附近，其敞水效率较对比的七叶大侧斜螺旋桨提高7.5%左右；空泡性能提高15%，预报可提高潜艇临界航速1.7节；对应实艇Xkn航速时，总声级降低4.3dB，各项指标均达到申请书所提要求。为下一步深入研究和工程应用设计奠定了坚实的基础。.