據NewAtlas網站1月26日報道,多旋翼飛行器螺旋槳工作時噪聲多與嬰兒的哭聲處于相同的頻率范圍內(100~5kHz),而人類恰好對這一區間的聲音最敏感,這是限制旋翼飛行器在城市交通中發展的重要因素之一。美國麻省理工學院林肯實驗室(MIT Lincoln Laboratory)的一個研究團隊針對該問題探究了不同形狀螺旋槳對噪聲的影響。
據該實驗室結構和熱流體工程小組的研究員托馬斯·塞巴斯蒂安介紹,研究團隊認為降噪關鍵在于改變螺旋槳的渦流分布,如果能夠將螺旋槳產生的渦流分布在整個構型上,而不是僅僅在槳葉尖端,將使得其在大氣中有效快速地消散,降低傳播距離。
在研究中,他們借鑒了20世紀初環形機翼設計,提出一種環形螺旋槳構型。從外觀上看,這種構型將兩個葉片的前端相連,形成一個封閉的環形,減少槳尖渦旋,提高了結構穩定性并降低傷人或碰撞概率。托馬斯·塞巴斯蒂安介紹,團隊成員利用3D打印技術實現實物制造,通過多次迭代,其最終設計在提供同等推力的情況下,降低了1~5 kHz范圍內的噪聲水平以及總體噪聲水平。該團隊發布的視頻顯示,如果感知同樣強度的噪聲,離環形螺旋槳的無人機的距離僅為離普通旋翼的無人機的一半。
另外,研究團隊還對環形螺旋槳的推進效率進行了測試,對于表現最好的B160設計方案:在給定的推力水平下,該螺旋槳比測試的常規DJI螺旋槳聲學特征更低;在同等功率水平上,該螺旋槳產生了更大的推力。由于環形螺旋槳尚處于研究初期,該團隊認為其仍有很大的優化潛力。環形螺旋槳的缺點在于,復雜的造型增加了制造難度和成本,需要3D打印等技術來實現。
環形螺旋槳在水中早已得到應用,Sharrow Marine公司推出了商用的環形船用螺旋槳。類似設計是否適用于空域的更大范圍,如在固定翼飛機上當作螺旋槳,或取代電動垂直起降空中出租車的旋翼,還有待研究。更關鍵的研究是大型螺旋槳的噪聲頻譜構成,以及環形螺旋槳是否依然可以有效降噪。
研究團隊已經為此設計申請了專利,目前尚不清楚是否有將其商業化的計劃,但麻省理工學院似乎準備將其授權給感興趣的制造商。
來源:新浪新聞