Снижение шума вертолета - Helicopter noise reduction

Вертолет маршаллеры использовать защита слуха

Снижение шума вертолета это тема исследования в области проектирования вертолеты который может работать более тихо, уменьшая проблемы с общественностью, связанные с ночными полетами или расширением аэропорта. Кроме того, это полезно для военные приложения, в которых требуется скрытность: распространение шума вертолетов на большие расстояния может вовремя предупредить врага о приближающемся вертолете, чтобы переориентировать оборону (см. акустическая подпись ).

Источники шума вертолета

Шум ротора
Шум двигателя
Шум передачи

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

Шум толщины

Шум от толщины зависит только от формы и движения лопасти и может рассматриваться как вызванный смещением воздуха лопастями ротора. В первую очередь он направлен в плоскости ротора.

Шум загрузки

Шум нагрузки представляет собой неблагоприятный аэродинамический эффект из-за ускорения распределения силы в воздухе вокруг лопасти ротора из-за проходящей через нее лопасти, и направлен в основном под ротор. В общем, шум загрузки может включать в себя множество типов нагрузки отвала: некоторые особые источники шума загрузки указываются отдельно.

Изменения в движении лопастной секции относительно наблюдателя при вращении устойчиво нагруженного гребного винта, обычно называемые шумом «нагрузки». Этот источник имеет тенденцию преобладать при низкой скорости лезвия.^{[нужна цитата ]}

Шум взаимодействия лезвия и вихря

Вихревое взаимодействие лезвия (BVI) возникает, 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 возникновению направленного импульсного шума нагрузки. Шум BVI может возникать как на продвигающейся, так и на убывающей стороне диска ротора, и его направленность характеризуется точной ориентацией взаимодействия. Как правило, шум BVI наступающей стороны направлен вниз и вперед, в то время как BVI отступающей стороны вызывают шум, направленный вниз и назад. Было показано, что основными параметрами, определяющими силу BVI, являются расстояние между лопастью и вихрем, сила вихря во время взаимодействия и насколько параллельным или наклонным является взаимодействие.^[1]

Широкополосный шум

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

Высокоскоростной импульсный шум (HSI)

Шум HSI вызван образованием околозвукового скачка потока на продвигающейся лопасти ротора и отличается от шума нагрузки. Источником шума HSI является объем потока вокруг продвигающейся вершины лопасти, поэтому его нельзя уловить, исследуя только акустические источники на поверхности лопасти, шум HSI обычно направлен в плоскости ротора впереди вертолета, как шум толщины. .

Шум хвостового винта

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

Способы снижения шума

Фенестрон из Еврокоптер ЕС-135

НОТАР из MD Вертолеты MD Explorer

Почти все двигатели вертолетов расположены над самолетом, что имеет тенденцию направлять большую часть шума двигателя вверх. Кроме того, с появлением турбина двигатель, шум от двигателя играет гораздо меньшую роль, чем когда-то. Большинство исследований в настоящее время направлено на снижение шума от несущего и хвостового роторов.

Рулевой винт, утопленный в обтекатель хвостового оперения (а фенестрон ) снижает уровень шума непосредственно под самолетом, что полезно в городских условиях. Кроме того, этот тип ротора обычно имеет от 8 до 12 лопастей (по сравнению с 2 или 4 лопастями на обычном хвостовом винте), что увеличивает частоту шума и, следовательно, его ослабление в атмосфере. Кроме того, размещение хвостового винта внутри кожуха может предотвратить образование концевые вихри. Этот тип несущего винта в целом намного тише, чем его традиционный аналог: уплаченная цена заключается в значительном увеличении веса самолета и веса, который должен поддерживаться хвостовой балкой. Например, Еврокоптер ЕС-135 есть такая конструкция.

Для небольших вертолетов может быть выгодно использовать НОТАР (от NO TAil Rotor) системы. В этом методе управления рысканием воздух выходит из вентиляционных отверстий вдоль хвостовой балки, создавая тягу через Эффект Коанды.

Некоторые конструкции были сделаны для снижения самого шума ротора, например Команчи на военном вертолете было предпринято множество попыток скрытности, включая попытки заглушить ротор. Одним из возможных методов снижения шума винта вертолета является «модулированный шаг лопастей».^[2] Стандартные лопасти ротора расположены равномерно и производят больший шум на определенной частоте и ее гармоники. Использование различной степени зазора между лопастями позволяет распространить шум или акустическую сигнатуру ротора на больший диапазон частот.^[3]