直升机因其独特的飞行方式在军用和民用领域具有广泛的应用和广阔的前景。但是,噪声污染问题是直升机的短板,低噪声旋翼设计和直升机全机噪声预估也成为直升机空气动力学领域的重要课题。本文首先建立了适用于直升机旋翼(尾桨)非定常流场的数值计算方法和气动噪声计算方法,在此基础上研究旋翼桨尖几何特征对旋翼气动性能和噪声水平的影响规律并提出了低噪声旋翼的设计方案。最后,考虑空气对声波的吸收作用,计算直升机简化模型的地面声场。本文研究工作包括以下几个方面:作为研究背景,首先综述了直升机旋翼气动计算、噪声计算和降噪设计的国内外研究工作,指出了当前研究的不足以及面临的困难,提出了本文的研究内容和研究方法。针对直升机旋翼(尾桨)桨叶的几何特征,建立了高效的桨叶参数化贴体网格生成方法。为准确地描述桨叶运动,建立了以挖洞和贡献单元搜索为核心技术的运动重叠网格方法。在此基础上,建立了基于FW-H方程的旋翼气动噪声计算方法。然后,开发了旋翼(尾桨)非定常流场的CFD求解器和气动噪声计算程序。将程序计算结果与标准算例进行对比,验证了方法和程序的有效性。以具有5片矩形桨叶、标准弦长为0.42m、展弦比为17.62的旋翼为参考旋翼,通过尖削、后掠、下反等特征改变桨尖几何外形,分析了悬停状态旋翼桨尖几何特征对旋翼气动性能和噪声水平的影响规律,期望这些规律能够对后文的气动性能和噪声性能俱佳的桨叶外形设计具有指导意义。在旋翼桨尖几何特征对旋翼气动性能和噪声水平影响规律的指导下,提出两种具有前掠-后掠-尖削组合特征的桨叶外形。分别计算对比了两种改进旋翼和参考旋翼在悬停状态、巡航飞行状态和斜下降飞行状态的气动性能和噪声水平。根据气动性能和噪声水平的对比结果,给出最终的低噪声桨叶外形。忽略直升机的发动机噪声和机身的散射作用,建立了简化的直升机全机噪声计算模型。计算对比了低速前飞状态和中速前飞状态时孤立旋翼、孤立尾桨和旋翼/尾桨干扰流场中的旋翼、尾桨的气动噪声。最后,引入空气对声波的吸收作用,计算了直升机全机噪声的地面声场。