La reducción del ruido de los helicópteros es un tema de investigación sobre el diseño de helicópteros que se puedan operar de manera más silenciosa, reduciendo los problemas de relaciones públicas con los vuelos nocturnos o la expansión de un aeropuerto. Además, es útil para aplicaciones militares en las que se requiere sigilo : la propagación de largo alcance del ruido de helicópteros puede alertar a un enemigo sobre un helicóptero entrante a tiempo para reorientar las defensas (ver firma acústica ).
Fuentes de ruido de helicópteros
- Ruido del rotor
- Ruido del motor
- Ruido de transmisión
El ruido de un rotor se puede dividir en varias fuentes distintas, que se describirán a continuación:
Ruido de espesor
El ruido de espesor depende únicamente de la forma y el movimiento de la pala, y puede pensarse que es causado por el desplazamiento del aire por las palas del rotor. Se dirige principalmente en el plano del rotor.
Ruido de carga
El ruido de carga es un efecto adverso aerodinámico debido a la aceleración de la distribución de la fuerza en el aire alrededor de la pala del rotor debido a que la pala la atraviesa y se dirige principalmente por debajo del rotor. En general, el ruido de carga puede incluir numerosos tipos de carga de la hoja: algunas fuentes especiales de ruido de carga se identifican por separado.
Cambios en el movimiento de la sección de la pala en relación con el observador a medida que gira la hélice cargada constantemente, generalmente denominado ruido de "carga". Esta fuente tiende a dominar a baja velocidad de la hoja. [ cita requerida ]
Ruido de interacción hoja-vórtice
La interacción del vórtice de la pala (BVI) se produce cuando una pala del rotor pasa muy cerca de los vórtices de la punta del cobertizo de una pala anterior. Esto provoca un cambio rápido e impulsivo en la carga de la hoja que da como resultado la generación de un ruido de carga impulsivo altamente direccional. El ruido BVI puede ocurrir en el lado de avance o retroceso del disco del rotor y su directividad se caracteriza por la orientación precisa de la interacción. En general, el ruido BVI del lado de avance se dirige hacia abajo y hacia adelante, mientras que los BVI del lado de retroceso provocan ruido que se dirige hacia abajo y hacia atrás. Se ha demostrado que los principales parámetros que gobiernan la fuerza de un BVI son la distancia entre la hoja y el vórtice, la fuerza del vórtice en el momento de la interacción y qué tan paralela u oblicua es la interacción. [1]
Ruido de banda ancha
Otra forma de ruido de carga, el ruido de banda ancha, consta de varias fuentes de ruido estocástico. La ingestión de turbulencias a través del rotor, el propio rotor y el ruido propio de las palas son fuentes de ruido de banda ancha.
Ruido impulsivo de alta velocidad (HSI)
El ruido HSI es causado por la formación de un choque de flujo transónico en la pala del rotor que avanza y es distinto del ruido de carga. La fuente del ruido HSI es el volumen de flujo alrededor de la punta de la pala que avanza, por lo tanto, no se puede capturar examinando solo las fuentes acústicas en la superficie de la pala, el ruido HSI se dirige típicamente en el plano del rotor hacia adelante del helicóptero, como el ruido de espesor. .
Ruido del rotor de cola
Si bien la mayor parte del ruido de un helicóptero es generado por el rotor principal, el rotor de cola es una fuente significativa de ruido para los observadores relativamente cerca del helicóptero, donde el ruido de alta frecuencia del rotor de cola aún no ha sido atenuado por la atmósfera. El ruido del rotor de cola es particularmente molesto para el oyente humano debido a su frecuencia más alta (en comparación con el rotor principal) que lo coloca directamente en la banda en la que el oído humano es más sensible.
Métodos de reducción de ruido.
Casi todos los motores de los helicópteros están ubicados por encima de la aeronave, lo que tiende a dirigir gran parte del ruido del motor hacia arriba. Además, con la llegada del motor de turbina , el ruido del motor juega un papel mucho menor que antes. La mayor parte de la investigación se dirige ahora a reducir el ruido de los rotores principal y de cola.
Un rotor de cola que está empotrado en el carenado de la cola (un fenestrón ) reduce el nivel de ruido directamente debajo de la aeronave, lo cual es útil en áreas urbanas. Además, este tipo de rotor tiene típicamente entre 8 y 12 palas (en comparación con 2 o 4 palas en un rotor de cola convencional), lo que aumenta la frecuencia del ruido y, por lo tanto, su atenuación por la atmósfera. Además, la colocación del rotor de cola dentro de una cubierta puede evitar la formación de vórtices en las puntas . Este tipo de rotor es en general mucho más silencioso que su homólogo convencional: el precio que se paga es un aumento sustancial del peso de la aeronave, y el peso que debe soportar el brazo de cola. Por ejemplo, el Eurocopter EC-135 tiene ese diseño.
Para helicópteros más pequeños, puede resultar ventajoso utilizar un sistema NOTAR (de NO TAil Rotor). En este método de control de guiñada, el aire sale por las rejillas de ventilación a lo largo del brazo de cola, produciendo empuje a través del efecto Coanda .
Se han realizado algunos diseños para reducir el ruido del rotor en sí, por ejemplo, el helicóptero militar Comanche intentó muchos mecanismos sigilosos, incluidos los intentos de silenciar el rotor. Una técnica posible para reducir el ruido del rotor de un helicóptero es el "espaciado de palas modulado". [2] Las palas de rotor estándar están espaciadas uniformemente y producen mayor ruido a una frecuencia particular y sus armónicos . El uso de diversos grados de espacio entre las palas propaga el ruido o la firma acústica del rotor en un rango mayor de frecuencias. [3]
Ver también
Referencias
- ^ Hardin 1987, Malovrh 2005
- ^ "Helicóptero Stealth: helicóptero de operaciones especiales avanzado MH-X" . GlobalSecurity.org . Consultado el 28 de abril de 2012 .
- ^ Edwards, Bryan (mayo de 2002). "Pruebas psicoacústicas de espaciado de palas modulado para rotores principales - NASA / CR-2002-211651" (pdf 2.5 Mb) . NASA. pag. 1.2. CiteSeerX 10.1.1.15.3782 . Consultado el 30 de enero de 2013 .
- JC Hardin y SL Lamkin. Conceptos para la reducción del ruido de interacción pala / vórtice. Journal of Aircraft, 24 (2): 120-125, 1987.
- B. Malovrh y F. Gandhi. Sensibilidad del ruido y la vibración de la interacción pala-vórtice del helicóptero a los parámetros de interacción. Journal of Aircraft, 42 (3): 685–697, mayo-junio de 2005.