Самарские ученые с помощью ИИ смогли в 2 раза уменьшить шум пропеллера БПЛА

Евгений Куркин, доцент кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов, старший научный сотрудник Центра «Интеллектуальная мобильность многофункциональных беспилотных авиационных систем» Самарского университета им. Королёва, рассказал, что научная группа разработала инновационный двухлопастной воздушный винт для малых БПЛА. Винт оптимально смоделирован по энергоэффективности и шумовым характеристикам. При проектировании винта использовалась комбинация метода дифференциальной эволюции и нейронных сетей.

Испытания изготовленного экспериментального образца винта показали, что тяга увеличилась на 15,9%, а шум снизился на 6 дБ. То есть шум уменьшился практически в два раза по сравнению с уровнем шума от стандартного двухлопастного винта аналогичного размера.

Как отметил ученый, проблема авиационного шума, негативно влияющего на здоровье людей и качество жизни, возникла еще в прошлом веке, становясь все более значимой по мере становления и развития авиации. Несмотря на различные принимаемые меры и вводимые ограничения по шуму, эта проблема до сих пор остается актуальной для людей, проживающих недалеко от аэропортов. Беспилотные летательные аппараты, особенно небольшие дроны, по производимому шуму с самолетами, конечно же, не сравнить, тем не менее в будущем вопрос снижения уровня шума станет, скорее всего, актуальным и для дронов, когда в воздушном пространстве крупных городов будут сновать сотни или даже тысячи беспилотников различного гражданского назначения.

Евгений Куркин подчеркнул, что шум винта — это не просто эксплуатационный недостаток, а необратимое рассеяние энергии в движительной системе, которое напрямую снижает общую эффективность. Он отметил, что важно уменьшать шум не только для минимизации воздействия на окружающую среду и здоровье людей, но и для повышения энергоэффективности летательного аппарата, то есть для создания требуемой тяги при меньшем потреблении энергии..

Современные технологии уменьшения шума винтов преимущественно связаны с модификацией их концевых частей. Эти изменения предназначены для разрушения крупных вихрей с высокой энергией при вращении, превращая их в мелкие и менее мощные структуры. Однако такие сложные детали значительно усложняют конструкцию и делают производство более дорогим, при этом повышая энергоэффективность лишь незначительно — обычно на 1–3% по сравнению с традиционными винтами. Традиционные подходы к проектированию часто сосредотачиваются либо на повышении энергоэффективности, либо на снижении шума, что затрудняет достижение баланса, особенно при высоких тяговых характеристиках..

Самарские исследователи создали инновационный метод проектирования геометрии воздушных винтов, основанный на применении нейронной сети, обученной на данных об аэродинамических свойствах различных профилей. В процессе разработки учитываются 28 переменных для определения формы лопасти. Оптимизация геометрических характеристик осуществляется с использованием алгоритма дифференциальной эволюции, что способствует снижению энергопотребления при сохранении необходимой тяги.

Новый винт, созданный с использованием инновационной методики, успешно протестировали на экспериментальной установке в университетском лабораторном комплексе. Специалисты анализировали уровень шума, тягу, потребление энергии и прочие параметры. Разработанный винт показал значительно лучшие результаты по сравнению с традиционной моделью, применяемой в компактных дронах.

Евгений Куркин подытожил, что экспериментальные измерения шума демонстрируют: предлагаемая конструкция винта достигает эквивалентной тяги при меньшем потреблении мощности и отличается пониженным уровнем шума. Он отметил, что наблюдалось снижение шума до 6 дБ по сравнению с коммерческим базовым образцом, при этом сравнения выполнялись при одинаковой частоте вращения. Также он подчеркнул, что при сравнении винтов на одинаковом уровне тяги частота вращения экспериментального винта была бы примерно на 3% ниже, что открывает дополнительный потенциал для снижения шума.

Всю подробную и оперативную информацию об обстановке в городе выкладываем в нашем канале в MAX. Подпишись на случай отключения интернета

Читайте также:

• Быстрый дофамин? Нет, спасибо! Подборка мест в Самаре, где дети забывают про смартфоны
• Куда сходить на свидание в Самаре? Лучшие места города для незабываемого вечера