Понизили шум и повысили энергоэффективность: самарские ученые спроектировали и испытали новый воздушный винт для БПЛА

Образец винта уже прошел испытания на экспериментальной установке.

Фото: Иван МАКЕЕВ. Перейти в Фотобанк КП

Самарские ученые создали воздушный винт для дронов, который позволяет в два раза уменьшить шум пропеллера БПЛА. Спроектировать инновационную разработку помог искусственный интеллект в виде специально обученной нейросети. Благодаря точной оптимизации конструкции удалось не только снизить шум, но и увеличить при этом тягу. Испытания показали, что энергоэффективность беспилотников значительно повысилась. Подробности – в материале «КП-Самара».

Новая методология проектирования

Спроектировали и испытали малошумный воздушный винт для дронов в Самарском университете им. Королева. Там разработали универсальную методологию проектирования геометрии воздушных винтов с использованием нейронной сети, обученной на базе данных аэродинамических характеристик профилей.

Такой беспилотник производит в полете в два раза меньше шума, чем аналогичные винты серийного производства. Это особенно важно, если в ближайшем будущем БПЛА плотно войдут в повседневную жизнь человека, как помощники.

«Беспилотные летательные аппараты все шире применяются в самых различных сферах жизнедеятельности человека, но по мере роста потребности в более высокой тяге дрона возникает важная и сложная задача – получить оптимальный баланс между тягой, энергоэффективностью и шумом», – сказал доцент кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов Евгений Куркин.

Научная группа разработала инновационный двухлопастной воздушный винт для малых БПЛА. При проектировании винта использовалась комбинация метода дифференциальной эволюции и нейронных сетей. Для определения формы лопасти применялись 28 переменных.

Массовая проблема

По словам ученого, проблема авиационного шума возникла еще в прошлом веке и становилась все более значимой по мере развития авиации. Он негативно влияет на здоровье людей и качество жизни. Несмотря на различные принимаемые меры и вводимые ограничения по шуму, проблема до сих пор остается актуальной.

Самарские разработчики ожидают, что в будущем вопрос снижения уровня шума станет актуальным не только для самолетов, но и для дронов, когда в воздушном пространстве крупных городов будут сновать сотни или даже тысячи беспилотников гражданского назначения.

«Шум винта представляет собой рассеяние энергии в движительной системе и напрямую снижает общую эффективность. Поэтому уменьшать его важно не только для минимизации воздействия на окружающую среду и здоровье людей, но и для повышения энергоэффективности летательного аппарата – создания требуемой тяги при меньшем потреблении энергии», – объяснил Евгений Куркин.

По его словам, современные стратегии снижения шума винтов опираются в основном на изменение формы законцовок лопастей. Но это приводит к геометрической сложности и удорожанию стоимости производства. А энергоэффективность прирастает обычно всего на 1-3%. Также привычные подходы к проектированию, как правило, ставят выбор между энергоэффективность и снижением шума, а нужен сбалансированный компромисс.

Успешные испытания

Образец винта уже прошел испытания на экспериментальной установке в лаборатории вуза. Ученые измеряли уровни шума, силу тяги, потребление энергии и другие параметры. Отмечается, что образец показал значительное превосходство над стандартным винтом, серийно выпускаемым для небольших дронов.

Так, у новой разработки тяга увеличилась на 15,9%, а производимый шум снизился на 6 дБ. В университете заявили, что шум уменьшился практически в два раза по сравнению с уровнем шума от стандартного двухлопастного винта аналогичного размера. Сравнения выполнялись при одинаковой частоте вращения.

«Измерения шума демонстрируют, что предлагаемая конструкция винта, которая достигает эквивалентной тяги при меньшем потреблении мощности, отличается и пониженным уровнем шума. При сравнении винтов на одинаковом уровне тяги частота вращения экспериментального винта была бы примерно на 3% ниже, что открывает дополнительный потенциал для снижения шума», – сказал Куркин.

К ЧИТАТЕЛЯМ

Узнавайте новости первыми, подпишитесь на наш телеграм-канал и канал в МАХ

Обсуждаем новости в нашем канале ВК. Подписывайтесь и оставайтесь на связи

Хотите больше историй и видео? Подпишитесь на наш дзен-канал