Az MIT Lincoln laboratóriuma olyan új eszközöket készített repülőgépek és drónok számára, amelyek lenyűgöző hatékonyságnövekedést érnek el, és radikálisan csendesebbek.
„A toroidális légcsavar lehetővé teszi, hogy egy kis multirotoros, pilóta nélküli repülőgép vagy drón csendesebben működjön, mint a jelenlegi drónok, amelyek a repülés kezdete óta változatlan propellerformákat használnak. Azáltal, hogy lehetővé teszi, hogy a drón kevésbé legyen akusztikusan zavaró, ez a propeller felgyorsíthatja az ilyen légi járművek elfogadottságát a legkülönbözőbb felhasználási célokra – például légi szállítások, filmezés, ipari vagy infrastrukturális ellenőrzések és mezőgazdasági megfigyelés.” – áll a laboratórium közleményében.
Két pengét összefogva
A csendes toroidális légcsavar két lapátból áll, amelyek úgy hurkoltak össze, hogy az egyik lapát csúcsa visszafordul a másikba. Ez a zárt szerkezet csökkenti és szabályozza a lapátok hegyénél kialakuló örvénylő légcsatornák (azaz örvények) légellenállási hatásait, és erősíti a légcsavar általános merevségét. Így a légcsavar akusztikai jellemzői jelentősen csökkennek anélkül, hogy a teljesítményét befolyásolnák.
Ezt bizonyították a toroidális légcsavarok prototípusainak kereskedelmi quadcoptereken végzett tesztjei, amelyek hasonló teljesítményszintek mellett a hagyományos légcsavarokéhoz hasonló tolóerőt mutattak. Az így csökkentett zajszint lehetővé tette, hogy a toroid-propellerrel felszerelt drónok az emberi hallást nem befolyásolva működjenek a tipikus műveletek során tapasztalt távolságok felénél kisebb távolságokban.
„A légcsavarok, mint tudjuk, elég hangosak” – mondta a NewAtlasnak Dr. Thomas Sebastian, a Lincoln Lab szerkezeti és hő- és folyadéktechnikai csoportjának vezető munkatársa. „És megnézhetjük a szárnyakat, hogy lássuk, hogyan működik ez. Amikor az emberek az 1900-as évek elején és a 2. világháború alatt mindenféle őrült ötletekkel álltak elő a repülőgépek számára, volt néhány olyan terv, amely alapvetően ilyen gyűrűs szárnyakból állt. Ezért elgondolkodtam azon, hogy vajon hogyan nézne ki, ha egy gyűrűs szárnyat fognánk, és valami ilyesmit átalakítanánk légcsavarrá.”
„Azzal a kezdeti koncepcióval álltunk elő, hogy egy toroid alakú, gyűrű alakú szárnyat használunk, hogy remélhetőleg csendesebb légcsavart készítsünk” – folytatta Sebastian. „Az egyik gyakornokom, aki egyszerűen fenomenális volt, futtatta az ötletet. Fogta a koncepciót, és 3D nyomtatók segítségével egy csomó iterációt készített.”
Zajcsökkentés
Kis erőfeszítéssel a kutatóknak sikerült olyan modellt készíteniük, amely csökkentette a zajt az 1-5 kHz-es tartományban.
„A legfontosabb dolog, amiről úgy gondoltuk, hogy csendesebbé teszi a légcsavarokat a tény, hogy a légcsavar által keltett örvényeket most már a teljes formáján osztjuk el, nem pedig csak a csúcsán” – mondta Sebastian. „Ezáltal a légkörben ténylegesen gyorsabban szétoszlik. Az örvény nem terjed olyan messzire, így kevésbé valószínű, hogy hallani fogjuk.”
Az új légcsavarok néhány kulcsfontosságú jellemzője a rezgések jelentős csökkenése abban a frekvenciatartományban, amelyre az emberek a legérzékenyebbek, valamint a zaj jelentős csökkentése anélkül, hogy további, súlyt növelő és áramfelvételt növelő alkatrészekre lenne szükség.
