2. 中航（成都）无人机系统股份有限公司（四川省无人机产业创新中心）——”无人机用螺旋桨气动性能与噪声综合优化设计与验证“比赛方案.docxVIP

PAGE2

题目2：

“无人机用螺旋桨气动性能与噪声综合优化设计与验证”比赛方案

【中航（成都）无人机系统股份有限公司（四川省无人机产业创新中心）】

组织单位

中航（成都）无人机系统股份有限公司（四川省无人机产业创新中心）

题目名称

无人机用螺旋桨气动性能与噪声综合优化设计与验证

题目介绍

近年来，无人机行业飞速发展，螺旋桨动力是无人机的主要动力来源之一。螺旋桨是把发动机输出功率转化为飞机飞行所需推力，也是飞行的主要噪声来源。在军用领域过大的噪声不利于无人机的隐蔽；在民用领域无人机常达不到在城市上空低空飞行的噪声标准而存在扰民问题被限制使用。螺旋桨的推进效率及噪声问题是影响这类无人机应用场景的关键因素。

通过改善螺旋桨设计可有效地降低螺旋桨气动噪声，需要对噪声产生机理、螺旋桨模型设计和气动噪声数值计算展开研究，通过采集相关物理量，分析螺旋桨气动噪声，通过桨叶数、桨叶几何参数和桨叶外形等综合优化设计，在保证螺旋桨气动性能的同时，达到降噪目的。需研究主要内容为：

分析螺旋桨噪声分类、产生的原因，噪声的传递和衰减过程，并利用FW-H方程对气动噪声进行求解；

研究降低螺旋桨噪声的措施及效果；

以起飞推力最大、巡航效率最优、运行噪声最小为目的，开展螺旋桨的综合设计；

开展螺旋桨降噪措施及效果的试验测试与对比分析。

参赛对象

2024年6月1日以前正式注册的全日制非成人教育的各类高等院校在校专科生、本科生、硕士研究生（不含在职研究生）均可申报作品参赛，以个人或团队形式参赛均可，每个团队不超过10人（含作品申报者），每件作品可由不超过3名教师指导完成。可以跨专业、跨校、跨地域组队。

本校硕博连读生（直博生）若在2024年6月1日以前未通过博士资格考试的，可以按研究生学历申报作品。没有实行资格考试制度的学校，前两年可以按硕士学历申报作品。本硕博连读生，按照四年、两年分别对应本、硕申报，后续则不可申报。

毕业设计和课程设计（论文）、学年论文和学位论文、国际竞赛中获奖的作品、获国家级奖励成果（含本竞赛主办单位参与举办的其他全国性竞赛的获奖作品）等均不在申报范围之列。

每件作品仅可由1所高校推报，高校在推报前要对参赛团队成员及作品进行相关资格审查。

每所学校选送参加专项赛的作品数量不设限制，但同一作品不得同时参加第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛主体赛事自然科学类学术论文、哲学社会科学类调查报告、科技发明制作作品评比。

答题要求

本次赛事题目给定参数及设计要求如表1所示，请各参赛团队在此基础上开展螺旋桨气动性能与噪声综合优化设计。

高度

（km）

表速

（km/h）

螺旋桨转速

（rpm）

发动机功率

（kW）

推力

（N）

效率

状态点1

0

0

2200

500

≮10000

/

状态点2

4.5

170

2200

330

≮4300

≮0.78

状态点3

7

180

2000

130

≮1400

≮0.85

表1给定参数

降噪目标：高度4.5km，表速170km/h，螺旋桨转速2200rpm，距螺旋桨旋转平面中心2m位置处，噪声声压级为127dB（高目标值）/132dB（基本目标值）。

本题目要求参赛团队的技术方案应能详细阐述螺旋桨的性能和噪声综合优化设计方法，并形成材料和仿真计算程序：

文档材料：包括但不限于国内外发展现状研究；技术方案；仿真结果分析以及图片、视频等。

仿真程序：采用CFD软件，输出仿真计算结果，设置的边界条件和仿真计算过程应备注详尽，且保证可以正常运行；给出噪声分析的计算程序。

作品评选标准

作品以百分制进行打分，主要包括以下内容：

作品符合性（20分）：国内外发展现状研究（10分）；设计报告、使用说明和结果分析等文档完整性、规范性（10分）。

作品完整性（50分）：列出各种降噪措施及效果，给出详细的仿真分析结果（20分）；各种降噪措施对螺旋桨性能的影响，给出详细的仿真分析结果（20分）；螺旋桨降噪措施及效果的试验测试与对比分析结果（10分）。

作品创新性（10分）：根据作品创新程度获取相应得分，采用新理论/方法对现有理论和算法有重大改善，并完成作品（10分）。

指标先进性（20分）：在满足设计指标要求的基础上，相较于原噪声水平降低10dB以上（20分），降低5dB以上（10分）。

作品提交时间

2024年4月-8月，各参赛团队选择榜单中的题目开展研发攻关，各高校“挑战杯”竞赛组织协调机构要积极组织学生参赛，安排有关老师给予指导，为参赛团队提供支持保障。

2024年8月10日前，各参赛团队提交作品，具体提交要求详见作品提交方式。

2024年8月，组委会和本单位共同开展初审，确定入围终审的晋级作品和团队。

2024年9月，晋级团队完善作品，冲刺攻关参加终审和“擂台赛”。终审环节分别评出特、一、二、三等奖