ارتش آمریکا به دنبال بالگردهای عمودپرواز ساکت

به گزارش ایسنا و به نقل از نیو اطلس، ارتش آمریکا در تلاش است تا خصوصیات صوتی هواپیماهای عمودپرواز(eVTOL) و موتورهای محوری آن را به عنوان بخشی از تلاش برای دستیابی به بالگردهای بیصدا و سری، بهتر بشناسد.

بالگردها مزایای بسیاری دارند، اما یکی از اشکالات بارز آنها صدای بلند آنهاست که در هنگام پرواز ایجاد می‌کنند. این امر ناشی از حرکت و فعل و انفعال تیغه‌های بالگرد با هوا است که به عنوان "فعل و انفعال تیغه-گردباد" شناخته می شود.

این توضیح ساده‌ای بود، اما آیرودینامیک مربوط به داشتن تعداد زیادی تیغه بلند، باریک و انعطاف پذیر با سرعت چرخش زیاد و در مجاورت یکدیگر ​​بسیار پیچیده است. فرماندهی توسعه توانایی‌های رزمی ارتش ایالات متحده(DEVCOM) و آزمایشگاه تحقیقات ارتش آمریکا، با همکاری شرکت‌های "اوبر" و دانشگاه "تگزاس در آستین" در حال مطالعه وسایل نقلیه آکوستیک عمودپرواز هستند که از چندین موتور دارای تیغه‌های چرخان موسوم به "روتور"(rotor) کوچک استفاده می‌کنند و امیدوار هستند که روزی امکان تولید یک بالگرد کاملاً بیصدا را برای میدان‌های جنگ محقق کنند.

ایده اصلی این است که روتورهای کوچک‌تر، امضای صوتی متفاوتی نسبت به روتورهای بزرگتر دارند، زیرا صداها توسط مکانیسم‌های مختلف فیزیکی ایجاد می‌شوند. صدای یک روتور معمولی از نویز ضخامت ناشی می‌شود؛ جایی که هوا توسط روتورها جابجا می‌شود و صدا توسط آن تولید می‌شود. این‌ها در مجموع چیزی را تولید می‌کنند که به عنوان "صدای تونال" شناخته می‌شود.

در همین حال، روتورهای کوچک‌تر در یک هوابرد عمودپرواز به طرز متفاوتی سر و صدا تولید می‌کنند از طریق تلاطم برای تولید صدای باند پهن دارند. به گفته محققان، این مقیاس متفاوتی از صدای تونال است و در برخی موارد ممکن است بر آن چیره شود.

این مطالعه شامل آزمایشات میدانی با استفاده از تعدادی تنظیمات روتور با موتورهای الکتریکی و همچنین استفاده از مدل‌های رایانه‌ای است. این آزمایشات با ۹ میکروفن و ضبط صداها برای مقایسه انجام شد که با استفاده از دو برنامه اجرا می‌شوند: "سیستم تجزیه و تحلیل جامع هوابرد دارای روتور"(RCAS)و PSU"-WOPWOP".

دکتر "جورج جاکوبلیس" مهندس تحقیقات ارتش آمریکا در اداره فناوری وسایل نقلیه آزمایشگاهی می‌گوید: "RCAS" بارهای آیرودینامیکی یا نیروها را روی تیغه‌ها و همچنین میزان خم شدن و پیچش تیغه‌ها را محاسبه می‌کند. این اطلاعات برای استفاده به عنوان ورودی برای برنامه "PSU-WOPWOP" ضروری است، چرا که این برنامه صدای تولید شده توسط روتور را محاسبه می‌کند. مرتبط کردن داده‌های این دو برنامه به مقدار قابل توجهی کار نیاز داشت که توسط گروه ما انجام شد.

در طول مطالعه صدای روتورهای عمودپرواز، این تیم همچنین روتورهای چرخشی هم محور را که به عنوان "روتورهای انباشته"(stacked rotors) نیز شناخته می‌شوند، مورد بررسی قرار داد. در این روتورها، به جای اینکه تیغه‌ها در یک سطح باشند، در ارتفاع‌های مختلفی از محور تنظیم می‌شوند.

آنچه که محققان دریافتند این بود که پره‌های روتور با فاصله یکسان، کمترین میزان صدا را ایجاد می‌کنند.

"جاکوبلیس" می‌گوید: من فکر می‌کنم که یک "روتور انباشته" می‌تواند برای کاربردهای عمودپرواز مفید باشد. درجه آزادی بیشتر برای طراحی امکان دستیابی به کارایی و کنترل صدا را فراهم می‌کند که در نتایج آزمایشات ما نشان داده شده است. با این حال هنوز تحقیقات بیشتری لازم است.

این تحقیق در مجله Vertical Flight Society ۷۶th Annual Forum Proceedings منتشر شده است.