Современные электрические авиадвигатели, разрабатываемые для воздушных такси и электрических самолётов, могут быть не только громкими, но и вызывать раздражение из-за неприятного звука. Исследование учёных из Бристольского и Солфордского университетов раскрыло физику этого явления на примере двигателей с поглощением пограничного слоя (BLI).
Причина шума
BLI-двигатели засасывают медленный и турбулентный слой воздуха, который образуется на поверхности самолёта во время полёта. Это снижает сопротивление и повышает топливную эффективность. Однако из-за втягивания нестабильного потока возникает характерный жужжащий звук, который люди находят более раздражающим, чем шум традиционных двигателей.
Учёные смоделировали полётные условия в аэродинамической трубе, используя датчики давления, анемометры и микрофоны. Они выяснили, что неприятное звучание связано не только с громкостью, но и с распределением звуковой энергии.
Были обнаружены два типа шума:
- "Дроссельный" шум — возникает на крейсерской скорости при малой тяге, когда воздух мягко взаимодействует с корпусом двигателя, создавая размытый звук.
- "Вентиляторный" шум — проявляется при взлёте на высокой тяге, когда турбулентный воздух ударяется о лопасти вентилятора, генерируя резкий и хаотичный звук.
Почему это важно?
BLI-двигатели — ключевой элемент "зелёной" авиации и городских воздушных перевозок (eVTOL). Однако их коммерческий успех зависит не только от эффективности, но и от акустического комфорта. Никто не захочет менять пробки на наземном транспорте на гудящее небо.
Результаты данного исследования помогут инженерам разрабатывать двигатели, которые будут не только тише по показателям, но и субъективно приятны на слух. Это крайне важно для многих таких проектов городских аэротакси.
Исследование опубликовано в журнале npj Acoustics.
