美国陆军宣布，其研究人员与Uber研究实验室合作，正在为下一代陆军航空器机队进行静音高效的VTOL或垂直起降操作。
目前，陆军现代化采购的重点是将来的垂直起降飞机的隐性调动。
美国陆军作战能力发展司令部（DEVCOM），陆军研究实验室的研究人员与Uber和德克萨斯大学奥斯汀分校合作，研究了垂直电动起降飞机的声学特性，这些飞机使用分布式电力推进器为飞行提供动力。
根据最近在垂直飞行协会第76届年度论坛会议论文集上发表的论文，这些eVTOL车辆可以帮助陆军完成重要任务，例如空中监视和货物运输。但是，它们的旋翼比传统直升机要小。结果，eVTOL转子可能发出不同的声音特征，研究人员必须考虑这些声音特征。
该概念的初步实验表明，堆叠式同向旋转旋翼比传统的成对旋翼方法要安静得多，并且可以提高飞行器的性能。迄今为止，在现有的飞行器中尚未部署堆叠的同向旋转转子。
“您从这些较小的转子上听到的噪音是通过根本不同的物理机制产生的，”实验室车辆技术部的陆军研究工程师George Jacobellis博士说。“传统的建模技术需要改进，以解决产生的所有噪声，以便车辆设计人员可以知道实际听到的声音。”
标准直升机噪声模拟主要集中在预测厚度噪声和载荷噪声，因为它们构成了大型直升机的主要噪声源。
厚度噪声源于转子叶片对空气的位移，而负载噪声是在升力和阻力作用在旋转翼周围流动的空气上时产生的。它们共同构成了专家所说的音调噪声。
相比之下，陆军研究人员怀疑eVTOL转子会产生比音调噪声更多的宽带噪声，后者是由湍流引起的声音。
Jacobellis说：“我们不知道宽带噪声是否重要，但是我们知道音调和宽带噪声的缩放比例不同。” “我们认为，随着转子变小，在某些时候宽带噪声将成为主要来源。”
该团队在他们的研究中证实了他们的假设，该研究不仅测量了各种eVTOL旋翼配置的声学特性，还评估了eVTOL旋翼的直升机噪声模拟的建模能力。
在现场实验期间，研究人员建立了一个带有两个电动转子的试验台，并用九个麦克风围绕转子轮毂以圆形阵列放置，记录了在转子平面上方和下方产生的噪声。
对于模拟，该团队使用了Rotorcraft综合分析系统，并结合了一个名为PSU-WOPWOP的单独程序，该程序以拟声词命名，用来表达直升机叶片发出的声音，这是一种常规的噪声预测代码。
Jacobellis说：“ RCAS计算叶片上的空气动力载荷或作用力，以及叶片的弯曲和扭曲。” “此信息对于用作PSU-WOPWOP的输入是必要的，PSU-WOPWOP计算转子产生的噪声。连接这两个程序需要大量的工作，这也由我们小组完成。”
研究人员使用Pegg方法对PSU-WOPWOP中的宽带噪声进行建模，这是模拟程序中存在的两种设置之一，另一种称为Brooks方法。
佩格（Pegg）的方法根据整个转子的实验数据做出宽带噪声预测，而布鲁克斯（Brooks）的方法则说明了沿叶片的升力的独特分布。
Jacobellis说：“这些技术在预测eVTOL转子的噪声方面很有前途，但是我们需要做更多的工作才能获得可接受的精度。” “下一步是实施Brooks方法以进行更高精度的声学预测，并比较模拟和实验之间的非稳态载荷，以检查模拟在预测非稳态载荷时的准确性。Brooks方法应该更擅长捕获独特的配置和载荷分布。”
研究人员还发现，与传统转子相比，同轴同向旋转的转子或堆叠式转子可能会提供更好的性能和更低的噪音。与采用布置在单个平面中的叶片的常规转子不同，堆叠的转子将叶片放置在多个平面中。
根据他们的研究结果，具有均匀间隔的转子叶片的堆叠式转子产生的噪声水平最低，大约与传统转子相同。
通过研究不同的轴向间距值，陆军研究人员认为，他们可能会发现堆叠式转子配置，该配置可产生比常规转子更低的噪声。
“我确实认为，堆叠式转子对于eVTOL应用可能是有益的，” Jacobellis说。设计中增加的自由度将提高效率并控制声学特征，结果已显示出来。但是，需要更多的研究来量化轴向间隔的降噪效果。”
