Ведущий автор доктор Хасан Камлия Джавахар из аэроакустической группы Бристольского университета под руководством профессора Махди Азарпейванда смог продемонстрировать, что обработка пористого грунта может значительно снизить уровень шума до 30 дБ на низких и средних частотах и повысить коэффициенты тяги и мощности по сравнению с твердыми поверхностями грунта. Это говорит о том, что обработка крыш зданий, посадочных площадок и вертолетных площадок пористыми поверхностями, такими как трава или мох, уменьшит шум при посадке беспилотника.

Доктор Камлия Джавахар, работающая на факультете естественных наук и инженерии Бристольского университета, объяснила: "Было известно, что воздействие грунта влияет на работу пропеллера и шум, особенно во время взлета и посадки.

"Несмотря на то, что проблемы шума хорошо задокументированы, количество решений, адаптированных к городской среде, ограничено.

"Я черпал вдохновение в натуральных пористых материалах, таких как растительность, известных своими шумопоглощающими свойствами. Это привело к изучению инженерных пористых поверхностей в качестве потенциального решения для снижения шума и улучшения аэродинамики".

Команда проводила эксперименты в безэховой камере с использованием толкающего винта, установленного над наземной плоскостью. Грунт подвергался чередованию между твердой и пористой обработками с различной пористостью и толщиной. Микрофоны, размещенные как в ближней, так и в дальней зоне, фиксировали акустические данные, в то время как шестиосевой тензодатчик измерял аэродинамические силы. Сравнивая результаты в разных конфигурациях, они смогли рассчитать, как пористые поверхности влияют на шум и эксплуатационные характеристики в условиях воздействия грунта.

Доктор Камлия Джавахар сказала: "Известно, что растительность функционирует как естественная пористая среда, где ее структурная сложность и свойства материала, такие как плотность листвы и содержание влаги, способствуют ее способности поглощать шум.

"Он широко использовался в стратегиях снижения шума окружающей среды, таких как придорожные ограждения и городские зеленые насаждения, но это первый случай, когда он исследуется для футуристической городской воздушной мобильности".

Эффект снижения шума при обработке пористого грунта обусловлен их способностью изменять динамику потока вблизи грунта и управлять ею. Когда пропеллер работает вблизи пористой поверхности, пористый материал поглощает часть энергии от столкновения с потоком, уменьшая скорость тангенциальной струи вдоль стенки - высокоскоростного потока воздуха вдоль земли - тем самым смягчая аэродинамические взаимодействия, которые способствуют возникновению шума.

Кроме того, пористая структура улавливает часть набегающего потока, уменьшая его отражение обратно к пропеллеру. Это сводит к минимуму повторное попадание возмущенных воздушных потоков в пропеллер, которые являются значительным источником тонального и широкополосного шума. Уменьшение отраженной турбулентности и стабилизированное поле гидродинамического давления помогают снизить как тональный, так и широкополосный шум, что приводит к более тихой работе. Эти эффекты особенно выражены в условиях наземного воздействия.

Эти результаты могут быть применены к эксплуатации UAM путем создания более тихих и эффективных конструкций транспортных средств. Они также поддерживают разработку шумоподавляющих вертикальных поверхностей, способствуя более широкому признанию в обществе и соблюдению городских норм по шуму.

"Наше исследование демонстрирует, что инновационные пористые посадочные поверхности могут значительно снизить уровень шума от беспилотных летательных аппаратов и аэротакси, прокладывая путь к более тихому и устойчивому городскому небу", - добавила доктор Камлия Джавахар.