Усовершенствованный пропеллер открывает путь для бесшумной и эффективной электрической авиации

  • Пользователь Алексей Коровин опубликовал
  • 17 марта 2023 г., 2:46:51 MSK
  • 0 комментариев
  • 50 просмотров
Электрификация рассматривается как играющая важную роль в авиации завтрашнего дня, свободной от ископаемого топлива. Но электрическая авиация сталкивается с дилеммой компромисса: чем более энергоэффективен электрический самолет, тем более шумным он становится. Теперь исследователи разработали метод оптимизации конструкции воздушного винта, который прокладывает путь к бесшумной и эффективной электрической авиации.

Электрификация рассматривается как играющая важную роль в авиации завтрашнего дня, свободной от ископаемого топлива. Но электрическая авиация сталкивается с дилеммой компромисса: чем более энергоэффективен электрический самолет, тем более шумным он становится. Теперь исследователи из Технологического университета Чалмерса, Швеция, разработали метод оптимизации конструкции воздушного винта, который прокладывает путь к бесшумной и эффективной электрической авиации.

В последние годы электрификация была охарактеризована как играющая важную роль в сокращении выбросов от авиации будущего. Из-за проблем, связанных с большей дальностью полета, интерес в основном сосредоточен на самолетах с электрическим винтом, преодолевающих более короткие расстояния. Пропеллеры, соединенные с электродвигателями, считаются наиболее эффективной двигательной установкой для региональных и внутренних рейсов.

Но в то время как самолеты электрические, пропеллеры вызывают другой вид излучения - шум. Шум от лопастей пропеллера беспокоил бы не только авиапассажиров. Будущие электрические самолеты должны будут летать на относительно малых высотах, при этом шумовые помехи будут достигать жилых районов и животного мира.

Борьба с дилеммой компромисса

Именно здесь исследовательское сообщество сталкивается с дилеммой. Стремлению разработать электрические самолеты, которые были бы одновременно бесшумными и энергоэффективными, несколько мешает проблема компромисса.

"Мы видим, что чем больше лопастей у пропеллера, тем ниже уровень шума. Но при меньшем количестве лопастей тяга становится более эффективной, и электрический самолет может летать дольше. В этом смысле существует компромисс между энергоэффективностью и шумом. Это своего рода препятствие для электрических самолетов, которые одновременно бесшумны и эффективны", - объясняет Хуа-Дон Яо, доцент и исследователь в области гидродинамики и морских технологий в Технологическом университете Чалмерса.

Оптимизированная конструкция для бесшумных и эффективных пропеллеров

Но теперь Хуа-Дон Яо и его коллеги-исследователи, возможно, на шаг приблизились к решению. Им удалось изолировать и исследовать шум, возникающий на кончиках лопастей пропеллера, или "верхушечных вихрях", известном, но менее хорошо изученном источнике шума. Изолировав этот шум, исследователи смогли полностью понять его роль по отношению к другим источникам шума, создаваемого лопастями пропеллера. Регулируя ряд параметров пропеллера, таких как угол тангажа, длина хорды и количество лопастей, команда нашла способ оптимизировать конструкцию пропеллера и выровнять баланс между эффективностью и шумом. Метод, описанный в исследовании, опубликованном в журнале Аэрокосмический, теперь их можно использовать в процессе проектирования более тихих пропеллеров для будущих электрических самолетов.

"Современные авиационные пропеллеры обычно имеют от двух до четырех лопастей, но мы обнаружили, что, используя шесть лопастей, разработанных с использованием нашей системы оптимизации, вы можете создать пропеллер, который является одновременно относительно эффективным и бесшумным. Пропеллер обеспечивает снижение шума до 5-8 дБА* при снижении тяги всего на 3,5% по сравнению с пропеллером с тремя лопастями. Это сравнимо с шумоподавлением, когда кто-то переходит от разговора обычным голосом к звуку, который вы бы воспринимали в тихой комнате", - говорит Хуа-Дон Яо.

* A-взвешенный децибел (дБА или dB(A)) - это выражение относительной громкости звуков, воспринимаемых человеческим ухом. A-взвешивание придает большее значение частотам в среднем диапазоне человеческого слуха и меньшее значение частотам на краях по сравнению с измерением плоского звука в децибелах. A-взвешивание является стандартом для определения повреждения слуха и шумового загрязнения.

Комментарии

0 комментариев