В выводах, опубликованных в Журнал звука и вибрации, команда обнаружила явные различия в шумовых характеристиках пропеллеров при движении над землей, известные как "эффект грунта", по сравнению с обычным режимом работы. Они отметили общее увеличение шума при измерении под углами над землей, причем эффекты гидродинамического и акустического взаимодействия являются ключевым фактором в общих тенденциях шума.

Есть надежда, что это исследование, протестированное в Национальной аэроакустической аэродинамической трубе, может послужить основой для стратегий снижения шума самолета при взлете или посадке либо путем изменения конструкции посадочных площадок, либо путем изменения конструкции предлагаемых конструкций самолетов.

Ведущий автор Лиам Хэнсон пояснил: "В свете потребности в более экологичной авиации в авиационной промышленности произошел толчок к разработке электрифицированных самолетов.

"Существует множество потенциальных преимуществ от электрических самолетов, которые были выявлены различными компаниями по всему миру, включая всех крупных авиастроителей".

Однако, если городские воздушные перевозки, такие как аэротакси по запросу, должны стать реальностью в черте города, инженеры должны решить проблему звукового загрязнения, создаваемого воздушными винтами.

Важное подмножество электрических самолетов, разрабатываемых в последнее время, предназначено для целей усовершенствованной воздушной мобильности (AAM). В целом можно считать, что эти самолеты относятся к трем различным категориям.

Первый - это электрический самолет вертикального взлета и посадки (eVTOL), который ориентирован на городскую воздушную мобильность (UAM), такую как воздушные такси, перевозки пациентов, поездки с крыши на крышу внутри городов и трансферы из аэропорта.

Вторая категория - это электрические самолеты обычного взлета и посадки (eCTOL), которые разрабатываются для региональной воздушной мобильности (RAM). RAM специализируется на доставке грузов, рейсах на короткие расстояния и пассажирских перевозках из сельских регионов.

Наиболее узнаваемые электрические летательные аппараты, малые беспилотные авиационные системы (SUAS) или дроны можно отнести к третьей категории, которая фокусируется на видеосъемке, доставке небольших посылок и передаче медицинских принадлежностей.

Каждая из этих категорий электрических самолетов часто использует пропеллеры или несущие винты для создания тяги при взлете и посадке. Важно отметить, что самолеты eVTOL эксплуатируются в городских районах с большим населением, и в результате шум, создаваемый самолетом, крайне важен для понимания и снижения, если это возможно для UAM.

Пропеллеры, используемые самолетами, меньше, чем у вертолетов, которые используются в течение многих лет, обычно они намного меньше по диаметру и вращаются с более высокими скоростями. В результате характеристики шума сильно отличаются от существующих знаний, и поэтому требуются дальнейшие исследования.

В то время как самолеты eVTOL и sUAS взлетают или садятся с крыши или посадочной площадки, воздушные винты, вероятно, испытывают наземный эффект - аэродинамическое явление, которое изменяет характеристики воздушных винтов.

Это изменение аэродинамики пропеллера в рамках эффекта грунта изменяет акустические характеристики пропеллеров и вызывает сложные взаимодействия.

Лиам сказал: "До сих пор не существовало литературы, посвященной проблеме изолированного шума пропеллера при воздействии грунта.

"Наше исследование было направлено на то, чтобы впервые ответить на вопрос, что происходит с шумом пропеллера, когда он работает в условиях воздействия грунта, и каковы ключевые акустические и аэродинамические взаимодействия, которые наиболее важно понять.

"Впервые мы всесторонне измерили шум малогабаритных воздушных винтов во время взлета и посадки при взаимодействии с землей. Очевидно, что мы можем ожидать более громкого шума самолета eVTOL во время взлета и посадки, если не учитывать сложные взаимодействия с землей".

Основываясь на своем новом понимании влияния шума пропеллера на грунт, в настоящее время они проводят дополнительные испытания различных методов, чтобы потенциально снизить шум всей системы.

Исследование спонсировалось компанией Embraer S.A. и проектом SilentProp Horizon 2020 (номер соглашения 882842).