eVTOL电动垂直起降飞行器研发降噪处理案例及常见方案介绍（附eVTOL研发资料下载）

技术邻公告 7月29日浏览：755

eVTOL，全称electric Vertical Take-off and Landing，即电动垂直起降飞行器，可以通俗理解为电动化且不需要跑道就可垂直起降的飞机。

近年来，中国在绿色产业方向取得了重大成就。航空产业迎来了新的机遇，eVTOL预期将在未来空中出行场景中扮演重要角色，eVTOL对国内航空产业来说也是难得的一次弯道超车机会。截至2024年3月，全球共有300家公司致力于开发电动垂直起降飞行器。

作为航空行业发展的新赛道，全球范围内eVTOL的研发设计都是一个复杂且富有挑战的过程。就eVTOL研发制造来说，降噪是其一大痛点，在eVTOL研发过程中必须着重关注飞行器降噪，本文为大家展开叙述目前飞行器降噪所涉及的先进技术及其研发现状。

飞行器降噪

随着人口稠密地区上空飞行器数量的增加，其产生的噪声污染对环境的影响也越来越严重。相关法规日益严格，面对更严格的起飞、低空飞行和着陆噪声规定，eVTOL研发过程中只能努力限制发动机和机身的噪声排放。虽然电动机通常比传统内燃机噪声小，但要在人口稠密的城市地区上空飞行，需要满足严格的声学特征要求。专家预计，此类飞行器在300英尺处的A加权目标噪声约为65dB，这是目前市场上最小型四座直升机所发噪声的四分之一。此类项目只有在满足环境噪声要求的情况下才可行，因此，垂直起降飞行器开发人员必须将降噪作为主要目标之一。

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现阶段国内外各机构及企业都对eVTOL研发过程中的降噪问题进行了一定的研究:

1.美国陆军正在寻求无声旋翼的静音技术解决方案。

如果军队未来能用无声直升机在战场上悄无声息地输送部队和物资，作战任务的隐秘性将大大提升。因此，美国陆军研究人员将直升机的降噪技术视为飞机设计的重中之重。

军方研究人员认为eVTOL旋翼产生的宽频带噪音（湍流引起的噪音）可能多于音调噪音。 “虽然我们不确定宽频带噪音的重要性，但我们知道音调噪音和宽频带噪音的规模是不同的。 ”Jacobellis博士说，“我们认为，随着旋翼的小型化，宽频带噪声在某些时刻将成为主要噪音源。 ”

研究人员通过实验验证了这一假设。在实验中，Jacobellis博士团队不仅测定了各种旋翼配置的声学特性，还评估了旋翼噪声模拟的建模能力。他们利用旋翼机综合分析系统（RCAS）计算了叶片上的空气动力载荷以及叶片的弯曲和扭转，将信息输入噪音预测代码程序PSU-WOPWOP并计算了旋翼产生的噪声。

研究人员发现，同轴共转旋翼（堆叠旋翼）可能会让直升机具备更好的性能，产生的噪音也比传统旋翼噪音更低。堆叠式旋翼与传统旋翼不同，其旋转叶片分布在不同平面。其中，具有等间距旋翼叶片的堆叠旋翼，产生的噪声水平最低。

Jacobellis博士说：“使用堆叠旋翼有利于提升eVTOL性能。自由度提高的设计也将提高效率，使声学特征的控制增强。当然，我们还需要进行更多的研究来量化轴向间距的降噪效果。”

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*试验台有水平方向的旋翼轴，可满足声学测量需求

2.NASA关于eVTOL的噪声研究

NASA也启动了一项“革命性垂直升降技术”（RVLT）项目，负责该项目的研究人员正在探索如何降低eVTOL多个部件的噪声。

这项研究将促使NASA能够开发出一种噪声预测工具，准确建模和预测在城市中运行的eVTOL噪声源，航空制造商们可以使用这款工具来减少eVTOL起飞、飞行和降落期间的噪声影响。

NASA高级空中机动通信负责人特蕾莎·怀廷（Teresa Whiting）报告说：“这是NASA对传统运输工具和直升机进行长期研究，以了解如何降低机身和发动机噪声的结果。”

作为RVLT项目中的一部分，美国穆格飞机制造公司（Moog Aircraft Group）研发的SureFly S250电动垂直起降飞行器原型机，在2022年夏季接受了NASA的噪声测试。

SureFly S250成功升空后，悬停在由28个传声器设备组成的阵列上方，这些设备负责接收噪声。穆格公司的研究人员表示：“为了尽量减少飞行中的噪声，我们可以根据飞行方向引导噪声，并用特质材料研制螺旋桨，再以更低的速度飞行。”

穆格公司表示，还将对eVTOL转子和轮毂进行更多研究，以提高降噪效率。

目前关于eVTOL研发过程中降低噪声的方案：

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*资料来源于中国航空报3842期

eVTOL采用电机结合DEP系统降噪技术，起降时100米处的噪音小于65分贝，而在500英尺2000英尺的飞行时，几乎接近无声，乘客乘坐体验明显提升.

简单的介绍一下DEP系统降噪技术，全称为分布式电力推进(Distributed Electric Propulsion)系统降噪技术，是一种应用于电动垂直起降飞行器(eVTOL)的先进技术。这种技术的核心在于使用多个小型电动机和推进器，与传统的单一大型发动机相比，能够显著降低音水平，DEP系统通过以下方式实现降噪:

电动机的低噪音特性:电动机相比于传统的内燃机，其运行噪音要低得多。这是因为电动机没有内燃机的燃烧过程和复杂的机械运动部件，从而减少了振动和声的产生。
推进器设计:在DEP系统中，推进器的设计也对降噪起到关键作用。通过优化推进器的叶片形状和数量，可以减少气流产生的噪音。此外，通过调整推进器的转速和推力分布，可以进一步降低噪音水平。
分布式推进:DEP系统采用多个小型电动机和推进器分布在飞行器的不同位置，这种分布式布局有助于均匀分布噪音源，减少单一噪音源对周围环境的影响。
智能控制策略:DEP系统可以采用先进的控制策略，通过实时监测飞行器的飞行状态和外部环境智能调整电动机和推进器的工作参数，以达到最佳的降效果。
降噪材料的应用:在DEP系统中，还可以使用特殊的降噪材料，如吸音材料和隔音材料，来减少电动机和推进器产生的噪音传播。

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