Снижение шума вертолета

Снижение шума вертолетов - это тема исследований по разработке вертолетов , которые могли бы работать более тихо, уменьшая проблемы с общественностью, связанные с ночными полетами или расширением аэропорта. Кроме того, это полезно для военных применений, где требуется скрытность : распространение шума вертолета на большие расстояния может предупредить противника о приближающемся вертолете, чтобы вовремя переориентировать оборону (см. акустическую сигнатуру ).

Источники вертолетного шума

Шум ротора
- Шум толщины
- Шум при загрузке
  - Широкополосный шум
- Шум взаимодействия лезвия и вихря
- Высокоскоростной импульсный (ВСИ) шум
- Шум хвостового винта
Шум двигателя
Шум трансмиссии

Шум ротора можно разделить на несколько отдельных источников, которые будут описаны следующим образом:

Шум толщины

Шум толщины зависит только от формы и движения лопасти, и его можно рассматривать как вызванный смещением воздуха лопастями ротора. Оно преимущественно направлено в плоскости ротора.

Шум загрузки

Шум нагрузки представляет собой аэродинамическое неблагоприятное воздействие, возникающее из-за ускорения распределения силы на воздух вокруг лопасти несущего винта из-за прохождения лопасти через него, и направлено преимущественно под несущий винт. В общем, шум при погрузке может включать в себя множество типов нагрузки на лопасти: некоторые особые источники шума при погрузке выделяются отдельно.

Изменения в движении секции лопастей относительно наблюдателя при вращении постоянно нагруженного винта, обычно называемые шумом «нагрузки». Этот источник имеет тенденцию доминировать при низкой скорости лопастей. ^{[ нужна ссылка ]}

Шум взаимодействия лезвия и вихря

Вихревое взаимодействие лопастей (BVI) происходит, когда лопасть ротора проходит в непосредственной близости от вихрей на конце зева от предыдущей лопасти. Это вызывает быстрое импульсивное изменение нагрузки на лезвие, что приводит к генерации узконаправленного импульсного шума нагрузки. Шум BVI может возникать как на наступающей, так и на отступающей стороне диска ротора, и его направленность характеризуется точной ориентацией взаимодействия. В общем, шум BVI наступающей стороны направлен вниз и вперед, тогда как BVI отступающей стороны вызывают шум, направленный вниз и назад. Показано, что основными параметрами, определяющими силу БВИ, являются расстояние между лопастью и вихрем, сила вихря в момент взаимодействия, а также параллельность или наклонность взаимодействия. ^{[ 1 ]}

Широкополосный шум

Другая форма шума нагрузки, широкополосный шум, состоит из различных источников стохастического шума. Попадание турбулентности через ротор, след самого ротора и собственный шум лопастей являются источниками широкополосного шума.

Высокоскоростной импульсный (ВСИ) шум

Шум HSI вызван образованием трансзвукового ударного потока на движущейся лопасти несущего винта и отличается от шума нагрузки. Источником шума HSI является объем потока вокруг приближающегося кончика лопасти, поэтому его нельзя уловить, исследуя только акустические источники на поверхности лопасти. Шум HSI обычно направлен в плоскости несущего винта перед вертолетом, как шум толщины. .

Шум хвостового винта

Хотя большая часть шума вертолета создается несущим винтом, хвостовой винт является значительным источником шума для наблюдателей, находящихся относительно близко к вертолету, где высокочастотный шум рулевого винта еще не ослаблен атмосферой. Шум хвостового винта особенно раздражает человека. из-за его более высокой частоты (по сравнению с основным ротором), что помещает его непосредственно в диапазон, к которому человеческое ухо наиболее чувствительно.

Методы снижения шума

Почти все двигатели вертолетов расположены над самолетом, что приводит к направлению большей части шума двигателей вверх. Кроме того, с появлением газотурбинного двигателя шум двигателя играет гораздо меньшую роль, чем когда-то. Большинство исследований сейчас направлено на снижение шума несущего и рулевого винтов.

Хвостовой винт, утопленный в обтекатель хвостового оперения ( фенестрон ), снижает уровень шума непосредственно под самолетом, что полезно в городских условиях. Кроме того, этот тип несущего винта обычно имеет от 8 до 12 лопастей (по сравнению с 2 или 4 лопастями на обычном рулевом винте), что увеличивает частоту шума и, следовательно, его ослабление атмосферой. Кроме того, размещение рулевого винта внутри кожуха может предотвратить образование законцовочных вихрей . Этот тип несущего винта, как правило, намного тише, чем его традиционный аналог: за это приходится платить существенным увеличением веса самолета и веса, который должен поддерживаться хвостовой балкой. Например, Eurocopter EC-135 такая конструкция есть у .

Для вертолетов меньшего размера может быть полезно использовать систему NOTAR (от NO TAil Rotor). При этом методе управления рысканьем воздух выдувается из вентиляционных отверстий вдоль хвостовой балки, создавая тягу за счет эффекта Коанды .

Некоторые конструкции были сделаны для уменьшения шума самого ротора, например, на военном вертолете Comanche было использовано множество скрытных механизмов, включая попытки заглушить ротор. Одним из возможных методов снижения шума несущего винта вертолета является «модулированное расстояние между лопастями». ^{[ 2 ]} Стандартные лопасти ротора расположены равномерно и производят больший шум на определенной частоте и ее гармониках . Использование разного расстояния между лопастями распределяет шум или акустическую сигнатуру ротора в более широком диапазоне частот. ^{[ 3 ]}

См. также

Ссылки

^ Хардин 1987, Маловр 2005
^ «Вертолет-невидимка: усовершенствованный вертолет специальных операций MH-X» . GlobalSecurity.org . Проверено 28 апреля 2012 г.
^ Эдвардс, Брайан (май 2002 г.). «Психоакустическое тестирование модулированного расстояния между лопастями несущих винтов - NASA/CR-2002-211651» (pdf 2,5 Мб) . НАСА. п. 1.2. CiteSeerX 10.1.1.15.3782 . Проверено 30 января 2013 г.

Дж. К. Хардин и С. Л. Ламкин. Концепции снижения шума взаимодействия лопастей и вихрей. Журнал самолетов, 24 (2): 120–125, 1987.
Б. Маловрх и Ф. Ганди. Чувствительность шума и вибрации взаимодействия лопасти с вихрем вертолета к параметрам взаимодействия. Journal of Aircraft, 42(3):685–697, май – июнь 2005 г.

[1] Хардин 1987, Маловр 2005

[Global_mod_blade-2] «Вертолет-невидимка: усовершенствованный вертолет специальных операций MH-X» . GlobalSecurity.org . Проверено 28 апреля 2012 г.

[NASA_mod_blade-3] Эдвардс, Брайан (май 2002 г.). «Психоакустическое тестирование модулированного расстояния между лопастями несущих винтов - NASA/CR-2002-211651» (pdf 2,5 Мб) . НАСА. п. 1.2. CiteSeerX 10.1.1.15.3782 . Проверено 30 января 2013 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]