ارتش آمريكا در تلاش براي توليد هليكوپتر بي‌صدا
ارتش ايالات متحده‌ي آمريكا در تلاش است مشخصه‌هاي صوتي هواپيماهاي عمودپرواز الكتريكي (eVTOL) و البته روتورهاي هم‌محوره را مورد مطالعه قرار دهد تا براي ساخت هليكوپترهايي كه سروصداي كم‌تري ايجاد مي‌كنند و مي‌توانند مخفيانه‌تر پرواز كنند، قدم بردارد.
هليكوپتر مزاياي فراواني دارد؛ بااين‌حال يكي از اشكالاتي كه به آن وارد مي‌شود، سروصداي زيادي است كه به‌‌هنگام پرواز كردن ايجاد مي‌كند. اين سروصدا نتيجه‌ي آن چيزي است كه متخصص كارشناسان با نام اثر متقابل پَره-ورتكس (Blade-Vortex Interaction يا BVI) خطاب مي‌كنند؛ جايي كه پره‌ي روتور به فعاليت درون ورتكسي (گردابه‌اي) كه به دليل چرخش پره‌ي اصلي ايجاد شده است ادامه مي‌دهد.
آنچه در پاراگراف بالا گفتيم توضيح ساده‌ي فرايند است و چيزي كه در عمل اتفاق مي‌افتد، پيچيدگي بسيار بيشتري دارد. هليكوپتر تعدادي پره‌ي طويل، باريك و قابل‌انحناء دارد كه در سرعت بالا و فاصله‌ي كم با يكديگر به چرخش درمي‌آيند؛ آيروديناميكي كه وضعيت هر يك از اين پره‌ها نسبت به پره‌ي ديگر را توضيح مي‌دهد بسيار پيچيده است.
ارتش ايالات متحده براي مطالعات خود با اوبر و دانشگاه تگزاس در آستين همكاري كرد
فرماندهي توسعه‌ي توانايي‌هاي جنگي ارتش ايالات متحده (DEVCOM) و آزمايشگاه تحقيقاتي ارتش ايالات متحده در همكاري با شركت اوبر و دانشگاه تگزاس در آستين، در بيانيه‌اي مشترك اعلام كردند كه از نگاه علم صوت‌شناسي مشغول مطالعه روي وسايل نقليه‌ي عمودپرواز الكتريكي هستند؛ وسايلي كه از چند روتور كوچك بهره مي‌برند كه در سيستمي واحد توزيع شده‌اند.
هدف سازمان‌هاي اعلام‌شده اين است كه ازطريق نتايج حاصل از اين مطالعه‌ها بتوانند هليكوپتري كاملا بي‌صدا براي ميدان نبرد بسازند. روتورهاي كوچك‌تر نسبت به روتورهاي سنتي كه طول بيشتري دارند، به شكلي متفاوت صدا توليد مي‌كنند؛ زيرا صداي ناشي از حركت پره‌هاي هليكوپتر توسط مكانيسم‌هاي فيزيكي متفاوت خلق مي‌شود.
صداي روتورهاي سنتي تركيب چند صداي خاص است. اولين مورد كه با نام صداي ضخامت روتور شناخته مي‌شود، از ضخامت آن حاصل مي‌شود؛ زيرا اين روتور حجم خاصي از هوا را جابه‌جا مي‌كند. مورد ديگر، صداي بارگيري است كه از حركت هليكوپتر به سمت بالا و نيروي مقاومت هوا به هنگام جريان پيدا كردن روي روتور نشأت مي‌گيرد. اين دو با يكديگر صدايي مي‌سازند كه با نام تونال (Tonal) شناخته مي‌شود.
ازطرفي ديگر روتورهاي كوچك‌ترِ وسايل نقليه‌ي عمودپرواز الكتريكي، سروصدا را ازطريق جريان توربولانس (Turbulence) ايجاد مي‌كنند. مقياس اين صدا با مقياس تونال تفاوت‌هاي محسوسي دارد و آن‌طور كه محققان ادعا مي‌كنند، صداي ناشي از جريان توربولانس گاهي اوقات ممكن است بر تونال غلبه كند.
تصوير بالا، پايه‌اي آزمايشي را نشان مي‌دهد كه در تحقيقات ارتش ايالات متحده مورد استفاده قرار گرفته است
مطالعه‌ي ارتش آمريكا شامل چند آزمايش ميداني با استفاده از چند نوع روتورِ سفارشي بود كه روي پايه‌اي آزمايشي با موتور الكتريكي قرار گرفته بودند. ارتش آمريكا به‌كمك نهادهاي همكار از مدل‌هاي سه‌بعدي نيز براي مطالعه‌ي خود استفاده كرد. پايه‌ها ازطريق ۹ عدد ميكروفون سيم‌كشي شده بودند و صدا به منظور مقايسه‌ي مدل‌ها با يكديگر، ضبط مي‌شد. مدل‌هاي مورد مباحثه ازطريق دو برنامه اجرا مي‌شدند: سيستم تجريه‌و‌تحليل فراگير روتوركرافت (RCAS -اRotorcraft Comprehensive Analysis System) و PSU-WOPWOP.
دكتر جورج جيكوبليز، يكي از مهندسان تحقيقاتي ارتش آمريكا در تيم فناوري وسايل نقليه‌ي آزمايشگاه ارتش، مي‌گويد: «RCAS نيروهاي آيروديناميك واردشده بر پره‌ها و همچنين ميزان خم شدن و چرخيدن پره‌ها را به‌دفعات محاسبه مي‌كند. اين اطلاعات به‌عنوان داده‌ي ورودي براي نرم‌افزار PSU-WOPWOP متخصصد دارند؛ نرم‌افزاري كه سروصداي ايجادشده بر اثر حركت روتور را محاسبه مي‌كند. برقراري ارتباط بين دو نرم‌افزارِ يادشده به تلاش زيادي نياز داشت؛ كاري كه گروه ما از پس انجام دادن آن برآمد.»
هليكوپتر Sikorsky S-97 Raider با روتورهاي هم‌محوره
تيم متشكل از ارتش آمريكا و ديگر نهادها افزون بر مطالعه‌ي مشخصه‌هاي صوتي هليكوپتر عمودپرواز الكتريكي، نگاهي به روتورهاي هم‌محوره انداختند كه با يكديگر به چرخش درمي‌آيند و با نام روتورهاي انباشته‌شده نيز شناخته مي‌شوند. همان‌طور كه مي‌توان از نام برداشت كرد، اين روتورها در ارتفاع متفاوتي نسبت به محور قرار مي‌گيرند.
مطالعات ارتش آمريكا نشان داد پره‌هايي كه در فاصله‌ي مساوي با يكديگر قرار داشته باشند، كمترين سطح صدا را ايجاد مي‌كنند كه تقريبا معادل سروصداي روتورهاي معمولي است.
جيكوبليز مي‌گويد: «البته معتقد هستم روتور انباشته‌شده مي‌تواند براي استفاده در هليكوپترهاي عمودپرواز الكتريكي پرمزيت باشد. آزادي بيشتر براي طراحي باعث افزايش ميزان بهره‌وري و كنترل سروصداي ايجادشده مي‌شود و اين موضوع در نتايج مطالعه مشاهده شد. البته به منظور تبديل كردن وابستگي صدا و فاصله‌ي محوري به معيار كمي، تحقيقات بيشتر لازم است.»
شما متخصصان اخبار تخصصي، علمي، تكنولوژيكي، فناوري مرجع متخصصين ايران چه انديشه متخصصيناتي داريد؟
هم انديشي ها