Skarżą się, że drony są za głośne. Jest na to sposób
Wraz z coraz większą popularnością dronów rośnie również liczba skarg, jakie w USA otrzymuje Federalna Administracja Lotnictwa (FAA) w związku z hałasem generowanym przez te urządzenia. Jest pomysł, który może pomóc rozwiązać ten problem.
Stany Zjednoczone nie są w tej kwestii wyjątkiem: również w Kanadzie i Wielkiej Brytanii odnotowano gwałtowny wzrost liczby podobnych skarg w ciągu ostatnich kilku lat.
Rośnie zanieczyszczenie hałasem
Eksperci zajmujący się zdrowiem publicznym twierdzą, że tzw. zanieczyszczenie hałasem powodowane przez te bezzałogowe statki powietrzne będzie się tylko nasilać. Drony są dziś wykorzystywane do zabawy, fotografowania i filmowania, dostarczania paczek, reagowania w sytuacjach awaryjnych itd.
Jak mówi Rajat Mittal, profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Technicznym Johna Hopkinsa w Baltimore:
Wizjonerska śruba powietrzna Da Vinci - swego rodzaju prekursor nowoczesnego helikoptera - zainspirowała nasze badanie. Pomysł polegał na połączeniu historycznej inspiracji i nowoczesnych obliczeń, aby na nowo wyobrazić sobie cichszego nowoczesnego drona.
Miniaturowe tornada
Członkowie zespołu badawczego byli świadomi, że inne grupy badawcze wcześniej zajmowały się analizą śmigieł w kształcie pętli, które wykazywały znacznie mniejszą głośność w porównaniu do tradycyjnych z płaskimi, cienkimi łopatkami i skośnymi krawędziami. Charakterystyczny, brzęczący dźwięk wytwarzany przez tradycyjne śmigła jest wynikiem „wirów wierzchołkowych".
To miniaturowe tornada, które powodują szum i przecinają się z płaskimi, ustawionymi pod kątem łopatami. Śmigła pętlowe natomiast rozpraszają te wiry, wyciszając dźwięk. Zespół Mittala przypuszczał, że konstrukcja przypominająca śrubę z pojedynczym ostrzem, zainspirowana projektem da Vinci, również mogłaby być bardziej cicha.
Wykorzystując projekt Leonarda da Vinci jako punkt wyjścia, naukowcy skonstruowali trójwymiarowy model zapętlonego kształtu śruby lotniczej. Następnie dzięki specjalnemu oprogramowaniu symulacyjnemu o nazwie ViCar3D przystąpili do modelowania przepływu powietrza wokół wirnika, gdy dron unosił się w miejscu. W efekcie oprogramowanie przewidziało prędkość przepływu powietrza wokół śmigła i wzorce ciśnienia.
Ciśnienie generowane na powierzchni obracającej się śruby normalnie powodowałoby powstanie dźwięku. Badacze sięgnęli więc po formułę Farassata. To teoria opracowana przez naukowca z NASA pod koniec lat 70. ubiegłego wieku w celu przewidywania poziomów hałasu na podstawie symulowanych wzorców przepływu powietrza. Po przeprowadzeniu symulacji śmigła pętlowego w tych samych warunkach, okazało się, że model Leonarda da Vinci był istotnie nieco cichszy.
Czytaj więcej na temat najnowszych osiągnięc naukowych:
Jednocześnie śruba powietrzna wytwarzała również większą siłę nośną. To siła skierowana w górę, która przeciwstawia się sile grawitacji skierowanej w dół i pozwala samolotom unosić się w powietrzu. Naukowcy mieli cały czas świadomość, że siła nośna musi pozostać stała, jeśli drony wyposażone w śmigła pętlowe mają być niezawodne.
Jak podsumował wspomniany profesor Mittal:
Spodziewalibyśmy się podobnych wyników w zakresie redukcji hałasu; jednak wydajność aerodynamiczna śmigła da Vinci będzie niższa w porównaniu z tradycyjnym śmigłem, ponieważ nie wszystkie części spiralnego kształtu śruby można zoptymalizować w celu wytworzenia podobnej siły nośnej. Pomimo tej możliwej utraty wydajności, te kształty śmigieł mogą być przydatne w zastosowaniach, w których redukcja hałasu jest ważniejsza niż wydajność aerodynamiczna.
