Учёные придумали «правильные» пропеллеры для электрической авиации

Форма авиационного пропеллера почти не изменилась за более чем сто лет. Но проверенная временем классика не подходит для эры электрической авиации, считают учёные. Электросамолёты летают пониже и на меньшие дистанции, так что и винты у них должны удовлетворять особым условиям — быть одновременно эффективными и тихими. Такое без науки не осилить.

Источник изображения: Pixabay

Проблемой формы пропеллеров для электрической авиации занялись исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции. Они разработали методику расчёта «правильных» пропеллеров и поделились ею в статье в журнале Aerospace. Методика поможет подобрать оптимальную форму пропеллера и число лопастей на каждый случай жизни, а полученный результат сохранит баланс между эффективностью и уровнем шума.

Классическая форма пропеллера заставляет увеличивать число лопастей для совершения более эффективных с точки зрения расхода горючего (энергии) полётов. При этом, чем больше лопастей, тем выше уровень создаваемого ими шума. Учёные искали возможность снизить шум, не потеряв в эффективности или потеряв, но незначительно.

«Современные воздушные винты обычно имеют от двух до четырёх лопастей, но мы обнаружили, что при использовании шести лопастей, разработанных с помощью нашей системы оптимизации, можно создать пропеллер, который будет одновременно относительно эффективным и тихим. По сравнению с пропеллером с тремя лопастями, этот пропеллер обеспечивает снижение шума на 5–8 дБА при снижении тяги всего на 3,5 %. Это сравнимо с уменьшением шума, когда человек переходит от разговора в обычной обстановке к громкости, которой достаточно, чтобы услышать в тихой комнате», — сказал один авторов работы.

Всё дело в повышенном шуме, возникающем на концах лопастей. Учёные выделили его и исследовали его вклад в общие шумы пропеллеров. Затем была разработана модель винта, снижающая уровень этого и других шумов. Опираясь на ту же методику, специалисты могут создавать свои версии пропеллеров для собственных нужд.

Петлевой гребной винт компании Sharrow Marine. Источник изображения: Sharrow Marine

Изученная учёными проблема касается не только воздушного транспорта, но и водного. Современные методы производства, включая 3D-печать, позволяют создавать пропеллеры и винты очень сложной формы. В частности, уже получены данные о высокой производительности петлевых винтов, которые могут быть очень производительными и сравнительно тихими.