Армия США работает над более глубоким пониманием акустических свойств самолетов eVTOL и коаксиальных роторов в рамках программы по разработке более тихих и малозаметных вертолетов.
Вертолеты имеют много преимуществ, но один из их более очевидных недостатков являются громкий шум, который они создают в полете. Это вызвано так называемым взаимодействием лопасти и вихря, когда лопасть ротора продолжает сталкиваться с вихревым следом, образованным ведущей лопастью.
Командование развития боевых возможностей армии США (DEVCOM) и Армейская исследовательская лаборатория в сотрудничестве с Uber и Техасским университетом в Остине изучают акустические системы eVTOL, в которых используется несколько небольших распределенных роторов, с целью, создать бесшумный вертолет.
Основная идея заключается в том, что меньшие роторы имеют разные звуковые сигнатуры, чем более крупные обычные роторы, потому что звуки создаются разными физическими механизмами.
Шум обычного ротора возникает из-за шума толщины, когда воздух вытесняется роторами, и шума нагрузки из-за подъемной силы и силы сопротивления воздуха, когда он течет по лопасти ротора. Вместе они создают так называемый тональный шум.
Между тем, роторы меньшего размера на eVTOL имеют тенденцию создавать шум из-за турбулентности, чтобы произвести широкополосный шум. По словам исследователей, это масштабируется иначе, чем тональный шум, и в какой-то момент может доминировать над ним.
Исследование включало полевые испытания с использованием ряда конфигураций ротора на испытательном стенде с электродвигателями, а также использование компьютерных моделей.
Наряду с изучением акустики роторов eVTOL, команда также рассмотрела коаксиальные роторы , вращающиеся в одном направлении , также известные как многослойные роторы. Как следует из названия, лопасти ротора не находятся в одной плоскости, а установлены на разной высоте на оси. Команда обнаружила, что лопасти ротора, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга, производят самый низкий уровень шума, примерно как у обычного ротора.
«Я действительно думаю, что многослойный ротор может быть полезен для приложений eVTOL», - говорит Якобеллис. «Дополнительная степень свободы конструкции позволит повысить эффективность и контролировать акустическую сигнатуру, что было показано в результатах. Однако необходимы дополнительные исследования для количественной оценки снижения шума с осевым расстоянием».
