האתגר האקטי של ניידות אווירית עירונית

ניידות אוויר עירונית (UAM) היא מכוונת למהפכה בתחבורה העירונית, אבל הצלחתה תלויה בקבלת הציבור הזוכה.זיהום רעש מדורג כמחסום הראשי לאינטגרציה קהילתית.בניגוד למטוסים קונבנציונליים הפועלים בגובה גבוה יותר על שדות תעופה, eVTOLs ורחפנים יטוסו נמוך מעל שכונות מגורים, בעוד שהורדתם ונחתה במתקנים משובצים בתוך בלוקים עירוניים.

מקורות רעש אווירודינמי על רוטטורcraft או eVTOL קבוע הם רבים: ראשי ורוטבים זנב, מדחף, ומכשירים גבוהים. Flaps - משטחים מבוזרים שמשנים את השף האגף ואת האזור - לייצר רעש משמעותי במהירויות נמוכות במהלך ההמראה, המעבר, ו הנחיתה. AsVTOLs בדרך כלל להשתמש במניעה חשמלית מבוזרת יש כנפיים קטנות יחסית, הם לעתים קרובות מתפזרים כדי להשיג מנגנונים מורכבים.

יסודות של Flap-Generated Noise

כדי להעריך את המושגים החדשים של רעש, יש להבין את המקורות האירוקריטיים על מערכת הטיפ המקובל.כאשר נפילה דהפלקט מטה, זרימת האוויר על האלמנט הראשי מאיצה ולאחר מכן מפרידה או מהדהדת הפער בין כנף לבין flap.

  • (ב) [15] רעשי קצה:0 (FLT:1 Turbulent Limit Layer) העוברים מעל קצה השופע של ה-Fap מתפזר לגלי קול - מקור רעש רחב דומיננטי בתדרים גבוהים יותר.
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) רעש:0Gap רעש: 1 (FLT:1) המטמון בין הזרוע הראשית לבין הטיפ יוצר מטוס מהיר מאוד אשר מזיז על פני השטח, ומייצר מרכיבים טונאליים ופס רחב.
  • (ב) ⁇ :0) רעש: 1) בזווית של סטיות גבוהה, זרימה יכולה להפריד בין פני השטח השברירי, מה שמוביל להתעוררות בלתי יציבות בקנה מידה גדול ושפל נמוך.

כל אחד מהמנגנונים האלה מציג מטרה ספציפית לחדשנות.האתגר הוא להפחית רעש מבלי להקריב את המאפיינים של הגדלת המעלית או גרירה שהופכים את החסרונות החיוניים לביצועים קצרים של שדה.

חידושים ב Noise-Reducing Flap Mechanisms

מחקרים ופיתוח אחרונים יצרו חבילת טכנולוגיות להפחתה רעש המותאמים למטוסי eVTOL ו-UAM. חלקם הם הסתגלות של מושגים מסחריים תעופה; אחרים הם עיצובים חדשים ניצול הנעה חשמלית וארכיטקטורה מבוזרת כאן, אנו בודקים את הקטגוריות המבטיחות ביותר.

עיצובים רבים ו- Multi-Element Flap

פליטות חד פעמיות מסורתיות לייצר מטוס צר דרך הפער, ומייצרות רעש חזק ערבוב. מתקדם רב-החלים - עם שני או שלושה חריצים - להפיץ את הלחץ ⁇ מעל כמה שלבים, צמצום מהירויות שיא ועוצמה משבעה תזמון מהיר (Ricleve) יכול גם להפחית את רמת הפחתת לחץ חשמלי יחיד של נאס"א, אך כל חריץ מאפשר את הגבול כדי לחדש, לעכב הפרדה ומאפשר עלייה גבוהה יותר עם פחות עם דה-דה.

טכניקת בקרת שכבות

על ידי ניהול שכבת האוויר הדקה ליד פני השטח של ה-Fap, מהנדסים יכולים להפחית את הזעזועים שיוצרים רעש.ישנן שיטות מרובות:

  • (FLT:0) טיעון קולקטיבי: (1) סעיפים קטנים של ⁇ על פני השטח השבריריים להסיר נוזל נמוך-מומנטום, עיכוב המעבר וצמצום של eddies טורפים. Suction יכול גם לדכא את הפרדת זרימה בזוויות גבוהות, ומאפשר סטיות קטנות יותר עבור אותה המעלית.
  • (FLT:0)Plasma Actuators: FLT:1 ; Dielectric Barrier פלזמה פלזמה פועל על פני השטח flap ליצור כוח גוף המזרז את זרימת החומות ליד.הם ניתן לספוג כדי לכוון תדרים ספציפיים, ביטול טורנטים לא יציבים שיוצרים רעש כללי.
  • (FLT:0) וורטקס גנרטורים (VGss): 1 מיקרו-ואנס להציב את הזרם של ה-Fap hinge reenerize שכבת הגבול, מניעת הפרדה וצמצום ההיקף של שופכת vultices. Turning VGs בזווית יכול גם לכוון את הצד השברירי מן קצה הדרך, מחליש אותו קל יותר, אבל להגדיל את הענישה האופיינית, אך ורק לגרור אותו.

חומרים חכמים ומבנה מורפינג

מפלים גאומטריה קבועים הם פשרה בין רעש, להרים, וגרור על פני שלבים שונים של טיסה.חומרים חכמים מאפשרים ל-Freap לשנות צורה ברציפות, שמירה על אווירודינמיקה אופטימלית בכל רגע - וזרימה שקטה יותר כתוצר לוואי.

  • (FLT:0) סגסוגת זיכרון של זיכרון (SMA) Actuators:FLT 1:1 Thin SMA חוטים משובצים במשט מורכב יכול חוזה כאשר מחומם, מה שגורם ל-Fap להיות nd או לסובב. בניגוד לירכיים קונבנציונליות שיוצרות פערים וצעדים, SMA-Mos המונעות על ידי חוטים מתפתלים, משטחים לחלוטין של נאס"א.
  • (FLT:0) ⁇ חשמליות: FLT:1 Embedded בעור השבריר, חומרים אלה יכולים לייעל בתדרים גבוהים כדי לבטל באופן פעיל את התנודות לחץ פני השטח לפני שהם קורנים כצליל. בעוד דרישות כוח הן גבוהות כיום עבור יישומים בקנה מידה מלא, הם מציעים הבטחה עבור מטיפות קטנות.
  • (FLT:0) מבנים בלתי ניתנים להשגה: FLT:1 A flap יכול לטבול בין שני צורות יציבות - מאריך להפלגה, פרוס עבור הנחיתה - באמצעות מעיינות מוטבעת וגורמים בעלי כוח נמוך. היעדר צירים, קישורים, פערים מקטין גם מורכבות מכנית וגם מקורות רעש.מספר קבוצות באוניברסיטה הם חקר עורי דבש.

ליצנים אקוסטיים וסאונד-Absorbing Materials

חומרים בקרת רעש עובריים המשולבים ישירות לתוך מבני ה-F יכולים לספוג קול במקור. שתי גישות צוברות מתח:

  • (FLT:0) מתכת או קוים מורכבים:FreaLT:1 ; שכבת קצף תא פתוח או מתכת הרגישה קשורה לתחתית של ה-Fap או לנתיבים של הקצוות כמגרש פס רחב.הההההההההה תואם את תדרי הרעש הדומיננטיים (בדרך כלל 500-2000 הרץ לרעש רפוי).
  • (FLT:0) מרואיינים ארקטוסטיים: FIRLT:1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שילוב גישות אקטיביות ופסיבית - כלי קוסמטיקה עם ביטול רעש פעיל - מציע כיסוי תדר רחב יותר והוא מוקד של פרויקט ה- ARTEM במימון האיחוד האירופי (Aeroacoustic Reduction Through Emerging Materials) פרויקט.

מערכות בקרה Active Noise

הרעיון של ביטול רעש רפוי עם גלי קול מנוגד הוכח בהגדרות מעבדה. מערך מיקרופון ליד ערוצי המהירות המשטים של ה-Facking הקצוות מזהה הפרעות לחץ נכנסות; מעבד אותות דיגיטליים מניע רמקולים חזקים או ממריצים משטח (למשל, ⁇ חשמליות) כדי לייצר אותות אנטי-phase רחב.עם זאת, יישום בעולם האמיתי עומד בפני מכשולים חמורים: השדה האקוסיבי הוא כיוון מאוד ופרק זמן קצר, למרות שמערכת הפנים מוגבלת בדרך כלל חייב להיות מוגבל, הוא בדרך כלל מוגבל, הוא צורך.

חידושים: מחקרים מקרה ומחקר נוכחי

תוכניות eVTOL בעולם האמיתי כבר משלבות מושגים מרתיעים לתוך העיצובים שלהם. Joby תעופה, מנהיג בתחום, הצהיר כי ארכיטקטורת ה-Freting-propeller שלה - בשילוב עם עיצוב שקוף זהיר - מניב רמות רעש מתחת 65 dB(A) ב 500 רגל החברה של חמישה מטוסי מעבורת משתמשים רב-מישומיים עם שכבת דלקים אופטיים ופרופילים קשיחים של VVTrepcopcreceer, אך לא כולל חית-Ricretretretretretretretretrecereshreretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretrece RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED RED R

בנאס"א, פרויקט הטכנולוגיה של 'הפנית' המהפכנית מממן מחקר במערכות דלות בעלות ערך נמוך עבור כלי רכב עתידיים UAM. מחקר בולט שנערך במרכז המחקר Ames בשנת 2023 בהשוואה ל-Flows חד-מלוטשים עם גישה מורפטיבית, SMA-actuated עם גנרטור EVTOL חצי-מודל.

באירופה, Sky 2 פרויקטים כגון SATELLITE ו- NOISEplus חקרו קושרים אקוסטיים מורכבים עבור פערים מפלקים ונקודות מפנה הסתגלות. פרויקטים אלה יצרו אבטיפוס עם מחזרי Helmholtz המוטבעים אשר מורידים את השיאים עד 12 נקודות קצה בבדיקות רוח.הטכנולוגיה נחשבת עבור Airbus City Airbus NextGen, ארבעה מושבים eVLap עבור מערכת הפעלה פשוטה של סוללות.

לקריאה נוספת על מצב המחקר הנוכחי, מתייחס ל-NAFLT:0 [NASA Revolutionary Lift TechnologyFLT:1] דף ו-FLT:2 ג'וובי טיס גישה רעשים אוויריות FLT: 3 [מסמכים אקדמיים מהמכון האמריקני לאירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה (AI) ועידת Aeroacoustics מדווחת באופן קבוע על הפחתה של רעש; ההליכים זמינים לציבור.

סליחות ודרכות

הסמכה Noise עבור מטוס UAM היא יעד נעים. הנוכחית FAA חלק 36 תקני רעש עבור רוטטורcraft (15 CFR חלק 36, subpart H) מבוססים על זבוב, Takeoff, וגישה מדידות במרחקים מסוימים. אלה מותאמים עבור eVTOLs, עם FAA ו-EASA עובד על מדדים חדשים המשקפים את החתימות הייחודיות - לעתים קרובות גבוה יותר, לתוכן כללי, ותבניות בטיחותיות ישירות של האיחוד האירופי (EA) אבל רלוונטיות במיוחד עבור התקנים מאובטחים במיוחד עבור התקנים מאובטחים אחרים של סוכנות בטיחותיים מיוחדים, אך רלוונטיים).

מנגנוני הטיפות החדשניים שמצמצמצמים רעש חייבים להוכיח שהם אינם מתפשרים בטיחות: הם חייבים עדיין לספק מעלית נאותה בכל תנאי הטיסה, להישאר חזקים לתקיפות ציפורים והריסות, ולפעול באופן אמין לאחר מחזורי פריסה חוזרים.הנטל ההסמכה של מערכות פעילות (pumps, Actuators, אלקטרוניקה) גבוה יותר מאשר עבור עיצובים מכניים.

אתגרים עתידיים ב- Outlook ו-Remaining Challenges

למרות התקדמות מהירה, שילוב מנגנוני הפחתת רעש לתוך פרצופים מטוסים של UAM המיוצרים על ידי משקל ועלות נשאר חששות ראשוניים: מבנים מורפיום ומערכות בקרה פעיל להוסיף מורכבות.לדוגמה, ערימה מבוססת SMA דורשת אספקת חשמל המסוגלת לחמם את החוטים במהירות (בדרך כלל ב 1-2 קילוואט עבור eVTOL קטן), אשר משפיע על טווח סוללות.

יש גם מסחר יסודי: כמה שיטות ירידה רעש להגדיל את גרגור או להפחית את המקדם המקסימלית של הרפסה Active suction, בעוד שקטים את הזרם, דורש משאבה כי לצרוך אנרגיה ומוסיפה מצבי כישלונות. psma actuators לייצר אוזון ויכול להפריע אלקטרוניקה לוחית.פתרון אופטימלי כרוך שילוב של טיפול פסיבי - ⁇ שבילים, מלוטש עור - עם אלמנטים פעילים יכול להיות מהפך כוח כדי למנוע כוח.

אתגר נוסף הוא שרעש השבר הוא רק מרכיב אחד של רעש UAM הכולל. Rotors ודוחנים שולטים לעתים קרובות, במיוחד ב- Takeoff. לכן, פיזור רעש חייב להיות חלק מעיצוב מטוסים עם קטור מטוסים נמוך הוליסטי: רוטורים שקטים, נתיבי טיסה אופטימיזציה, ומשטחי הרים אנכיים המפחיתים זוויות גישה.

המסלול ברור: רמות רעש של נפילה שהיו מקובלות על מטוסים מסורתיים לא יסבולו בסביבה עירונית.על ידי תחזיות הנדסיות ששאגות בעדינות - באמצעות חריצים, בקרת שכבת גבולות, חומרים חכמים, ומשטחים טיפול אקוסטי - תעשיית UAM יכולה להפוך את ההבטחה של שמי ערים שקטות מציאות. חידושים אלה אינם רק זיכוך טכני; הם הגשר בין מושג חדש ומציאות יומיומית כי יתקבל בברכה שכונות.

עבור התפתחויות מתמשכים, בצע את יוזמת הניידות האווירית העירונית של EF:0 [EASA VTOLrea PageFLT]:1 ו-FLT:2FAA של Air Mobility Initiative [FLT: 3] עם כל פריסת צנרת שקטה, UAM מעבירה צעד אחד קרוב יותר לשילוב חלקה לתוך הבד האקוסיבי של העיר המודרנית.