Redukcja hałasu helikoptera

Marshallerzy helikopterów używają ochronników słuchu

Redukcja hałasu helikopterów jest tematem badań nad projektowaniem śmigłowców , które mogą być ciszej obsługiwane, zmniejszając problemy public relations związane z nocnymi lotami lub rozbudową lotniska. Ponadto jest przydatny w zastosowaniach wojskowych, w których wymagana jest niewidzialność : rozchodzenie się hałasu helikoptera na duże odległości może ostrzec wroga o nadlatującym helikopterze na czas, aby zmienić orientację obrony (patrz sygnatura akustyczna ).

Źródła hałasu śmigłowców

Hałas wirnika
- Hałas grubości
- podczas ładowania
  - Hałas szerokopasmowy
- Hałas interakcji ostrza z wirem
- Hałas impulsowy o dużej prędkości (HSI).
- Hałas wirnika ogonowego
Hałas silnika
Hałas transmisji

Hałas z wirnika można podzielić na kilka odrębnych źródeł, które zostaną opisane w następujący sposób:

Hałas grubości

Hałas związany z grubością zależy tylko od kształtu i ruchu łopaty i można go uważać za powodowany przez przemieszczanie się powietrza przez łopaty wirnika. Jest skierowany przede wszystkim w płaszczyźnie wirnika.

Hałas ładowania

Hałas podczas ładowania jest niekorzystnym efektem aerodynamicznym ze względu na przyspieszenie rozkładu sił w powietrzu wokół łopaty wirnika w wyniku przechodzenia przez nią łopaty i jest skierowany głównie pod wirnik. Ogólnie hałas podczas ładowania może obejmować wiele rodzajów ładowania łopat: niektóre specjalne źródła hałasu podczas ładowania są identyfikowane oddzielnie.

Zmiany ruchu sekcji łopaty względem obserwatora, gdy obraca się stale obciążone śmigło, ogólnie określane jako hałas „ładowania”. To źródło ma tendencję do dominacji przy niskiej prędkości ostrza. ^{[ potrzebne źródło ]}

Hałas interakcji ostrza z wirem

Oddziaływanie wirowe łopat (BVI) występuje, gdy łopata wirnika przechodzi w bliskiej odległości od wirów końcówek zrzuconych z poprzedniej łopaty. Powoduje to szybką, impulsywną zmianę obciążenia łopaty, co skutkuje generowaniem wysoce kierunkowego, impulsywnego hałasu ładowania. Hałas BVI może pojawiać się zarówno po postępującej, jak i cofającej się stronie tarczy wirnika, a jego kierunkowość charakteryzuje się dokładną orientacją interakcji. Ogólnie rzecz biorąc, hałas BVI po stronie natarcia jest skierowany w dół i do przodu, podczas gdy BVI po stronie cofania powodują hałas skierowany w dół i do tyłu. Wykazano, że głównymi parametrami decydującymi o sile BVI są odległość między ostrzem a wirem, siła wiru w momencie interakcji oraz to, jak równoległa lub ukośna jest interakcja.

Hałas szerokopasmowy

Inna forma szumu ładowania, szum szerokopasmowy, składa się z różnych stochastycznych źródeł szumu. Pochłanianie turbulencji przez wirnik, samo wybudzanie wirnika i hałas własny łopaty są źródłami szumu szerokopasmowego.

Hałas impulsowy o dużej prędkości (HSI).

Hałas HSI jest powodowany przez transoniczne uderzenie przepływu na postępującej łopacie wirnika i różni się od hałasu ładowania. Źródłem hałasu HSI jest objętość przepływu wokół wysuwanej końcówki łopaty, dlatego nie można go uchwycić, badając tylko źródła akustyczne na powierzchni łopaty. Hałas HSI jest zwykle kierowany w płaszczyźnie wirnika przed śmigłowcem, podobnie jak hałas grubości .

Hałas wirnika ogonowego

Podczas gdy większość hałasu z helikoptera jest generowana przez wirnik główny, śmigło ogonowe jest znaczącym źródłem hałasu dla obserwatorów znajdujących się stosunkowo blisko helikoptera, gdzie hałas o wyższej częstotliwości wytwarzany przez śmigło ogonowe nie został jeszcze stłumiony przez atmosferę. Hałas wirnika ogonowego jest szczególnie dokuczliwy dla ludzkiego słuchacza ze względu na jego wyższą częstotliwość (w porównaniu z wirnikiem głównym), co plasuje go bezpośrednio w paśmie, w którym ucho ludzkie jest najbardziej czułe.

Metody redukcji hałasu

Fenestron Eurocoptera EC-135

NOTAR z MD Helicopters MD Explorer

Prawie wszystkie silniki helikopterów znajdują się nad samolotem, co ma tendencję do kierowania większości hałasu silnika w górę. Ponadto, wraz z pojawieniem się turbinowego , hałas silnika odgrywa znacznie mniejszą rolę niż kiedyś. Większość badań jest obecnie ukierunkowana na zmniejszenie hałasu głównego i ogonowego śmigła.

Wirnik ogonowy wpuszczony w owiewkę ogona ( fenestron ) zmniejsza poziom hałasu bezpośrednio pod samolotem, co jest przydatne w obszarach miejskich. Ponadto ten typ wirnika ma zwykle od 8 do 12 łopat (w porównaniu z 2 lub 4 łopatami w konwencjonalnym śmigle ogonowym), co zwiększa częstotliwość hałasu, a tym samym jego tłumienie przez atmosferę. Ponadto umieszczenie śmigła ogonowego w osłonie może zapobiec tworzeniu się wirów na końcówkach . Ten typ wirnika jest generalnie znacznie cichszy niż jego konwencjonalny odpowiednik: zapłaconą ceną jest znaczny wzrost masy samolotu i ciężaru, który musi być podtrzymywany przez belkę ogonową. Na przykład Eurocopter EC-135 ma taką konstrukcję.

W przypadku mniejszych śmigłowców korzystne może być zastosowanie systemu NOTAR (od NO TAil Rotor). W tej metodzie kontroli odchylenia powietrze jest wydmuchiwane z otworów wentylacyjnych wzdłuż belki ogonowej, wytwarzając ciąg poprzez efekt Coandy .

Niektóre projekty zostały wykonane w celu zmniejszenia samego hałasu wirnika, na przykład helikopter wojskowy Comanche próbował wielu mechanizmów stealth, w tym prób wyciszenia wirnika. Jedną z możliwych technik zmniejszania hałasu wirnika helikoptera jest „modulowany rozstaw łopat”. Standardowe łopaty wirnika są równomiernie rozmieszczone i wytwarzają większy hałas przy określonej częstotliwości i jej harmonicznych . Używanie różnych stopni odstępów między łopatkami powoduje rozłożenie hałasu lub sygnatury akustycznej wirnika na większy zakres częstotliwości.

Zobacz też

JC Hardina i SL Lamkina. Koncepcje redukcji hałasu interakcji łopatka/wir. Journal of Aircraft, 24 (2): 120–125, 1987.
B. Malovrha i F. Gandhiego. Wrażliwość hałasu i drgań interakcji łopata-wir-śmigłowiec na parametry interakcji. Journal of Aircraft, 42 (3): 685–697, maj – czerwiec 2005 r.