Армия США совместно с Uber работает над созданием бесшумных вертолетов. Основой для таких машин может стать конструкция дрона-мультикоптера.
Обычные вертолеты имеют много преимуществ, но также у них есть очевидный недостаток - громкий шум. И этот шум создается не двигателем. Характерные пульсирующие хлопки, которые слышны при движении вертолета, образуются в результате взаимодействия двух винтов - рулевого и несущего. Несущий винт, вращающийся параллельно земле, создает вокруг вертолета мощный вихрь. Рулевой винт на хвосте “прорезает” этот вихрь и создает громкую пульсацию. Похожий эффект вы можете услышать, если начнете сбоку дуть на лопасти работающего вентилятора.
Чтобы избавиться от шума, Командование по развитию боевых возможностей армии США (DEVCOM) и Армейская исследовательская лаборатория (ARL) в сотрудничестве с Uber и Техасским университетом в Остине изучают акустику электрических аппаратов с вертикальным взлетом (eVTOL). Предполагается, что такие машины будут работать намного тише вертолетов с традиционной конструкцией. Это связано с тем, что маленькие электродвигатели генерируют другие сигнатуры звука, чем один большой ротой с обилием механических компонентов.
Каким должен быть бесшумный вертолет?
Исследование включает полевые испытания с использованием ряда роторов различных конфигураций. Уровень шума фиксируется девятью микрофонами. Также исследователи используют софт, позволяющий виртуально моделировать различные конфигурации роторов. Система комплексного анализа Rotorcraft (RCAS) вычисляет аэродинамические нагрузки на лопасти, а также изгиб и скручивание лопастей. Затем симулятор PSU-WOPWOP использует полученные данные, чтобы вычислять уровень шума, создаваемый ротором.
На данный момент исследователи считают, что самым тихим вариантом можно считать систему с соосными винтами. В такой схеме пара установленных параллельно винтов вращается в противоположных направлениях вокруг общей оси. Если расположить на одинаковом расстоянии несколько относительно небольших электродвигателей с парными соосными винтами, можно добиться самого низкого уровня шума при сохранении подъемной силы и маневренности.
Зачем это нужно?
Хотя исследованием занимается армия, тихие вертолеты важны не только для военных нужд. Даже напротив, такие машины могут оказаться чрезвычайно полезными для мирных гражданских целей. В первую очередь - для летающего городского электротранспорта.
Если когда-нибудь над вашим городом летали вертолеты, то вы знаете, насколько громкими они могут быть. Машину на высоте в сотню метров могут слышать несколько кварталов. Представьте, насколько невыносимым станет город, если подобных источников шума станет много, и они начнут летать прямо у вас за окнами.
Впрочем, во многих странах уровень шума, создаваемый транспортом, ограничен законодательно. Слишком громкое аэротакси просто не получит соответствующего разрешения на полеты. Так что от успеха текущего исследования напрямую зависит то, как будет выглядеть будущая воздушная инфраструктура наших городов.
Исследование опубликовано в журнале Pertical Flight Society 76 Annual Forum Proceedings.
Если хотите получать новости через мессенджер, подписывайтесь на Telegram-канал iGate
