关于eVTOL噪音这个问题

 

 

在美国，除了eVTOL整机公司之间的相互竞争，就连提供服务的NASA，关于噪音这个问题，内部也出现了一定竞争性测试的情况，Ames、格伦和兰利三个研究中心均在推动eVTOL发展。

 

 

 

 

 

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不同的态度

 

由于eVTOL的运行规则尚未制定，飞机也没有开始测试验证，公众对eVTOL的看法也一直处于摇摆之中，飞机噪音给先进空中交通的发展带来了复杂的问题。

 

NASA的城市空中交通（UAM）噪声工作组（UNWG）和声学技术工作组（ATWG）在2023年3月，讨论了飞机噪声测量的工具和技术，进一步推动刚刚开始的城市空中出租车的噪音测试。德事隆电动航空的Nexus倾转螺旋桨空中出租车规划使用在城镇以外的机场。

 

 

 

关于规划不同的是，也有很多团队正试图从城市人口较多的地区开始。美国联合航空和Archer航空已经计划在2025年通过Archer午夜空中出租车将纽瓦克国际机场（Newark International Airport）与曼哈顿中心连接起来，并将奥黑尔国际机场与芝加哥环路连接起来。全电动Midnight采用六个倾转螺旋桨和六个仅升力的螺旋桨实现垂直起降，并加速实现固定翼升力，达到267公里/小时的巡航速度；在450–600米的巡航高度上，实现整机的噪音不超过城市背景噪音。Archer航空的计划是在2024年初飞行第一架“合格的整机”，并在2024年获得适航认证。随着技术的不断引入，第一架整机的认证会是最糟糕的时刻，其他所有的整机都会从这里开始变得更好。

 

 

 

 

德事隆eAviation Nexus当前设计

 

 

 

 

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NASA内部竞争测试

 

NASA刚刚开始对非常规的eVTOL空中出租车进行噪音测试。Joby Aviation在加州基于NASA麦克风测试设施进行了其六螺旋桨S4原型机的飞行噪音测试。在110和185公里/小时的飞行中，测量到螺旋桨倾转引起的低频噪声，以及与机翼和尾翼表面相互作用产生的主要高频噪声。噪音测试记录了电动空中出租车与普通直升机和固定翼飞机之间的显著差异。到目前为止，先进空中交通（AAM）还没有固定的噪音要求。

 

NASA的计算空气声学模拟在低频率下与Joby飞行测试数据一致，但噪声源和气流的混合使预测高频率噪音存在不确定性。2023年2月，Joby S4原型机的一个螺旋桨进入了Ames研究中心国家全尺寸空气动力学综合风洞，以更好地隔离噪声源，并帮助研究人员了解可变转速螺旋桨的声学特征、机身相互作用以及屏蔽和散射效应。同时在今年夏天，NASA格伦研究中心将对Moog SureFly eVTOL多旋翼整机测量高度超过4.5米的噪音，首先是悬停，然后是向前飞行。

 

 

 

2022年，NASA兰利开始在4.3×6.7米的风洞中对三叶和五叶倾转螺旋桨进行低速气动声学风洞试验，并改进用于预测轴向飞行中螺旋桨宽带噪声的工具。一个新的螺旋桨试验台测量不同桨距角和偏航角以及一系列螺旋桨总距配置下的多轴载荷。2025年的后续测试将使用新的相位麦克风阵列以不同的入射角运行倾转整机测试。

 

 

 

 

Archer航空的Midnight空中出租车计划在2025年将机场与市中心连接起来

 

 

 

公众对噪音的感知同样需要新的工具来测量美国不同环境下eVTOL空中出租车的噪音感知情况。而且不同的居民对直升机和飞机噪音的不满程度是不同的，NASA的研究人员发现，UAM的噪音比同等水平的地面整车噪音更令人讨厌。为了测试不同地区的烦恼程度，NASA在2022年10月开发了一种远程心理声学测试，使用耳机复制eVTOL空中出租车的噪音，目的是收集AAM整机的声音，并衡量美国各地区居民的反应。

 

 

 

 

 

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测试、倾听、改进

 

Lilium公司的涵道风扇喷气式飞机的鸭翼和主翼有30个倾转涵道风扇，在巡航模式下会特别安静。Lilium已经试飞了两架测试飞机，尺寸约为生产整机的三分之一。目前噪音最大的是从悬停阶段过渡到向飞，需要新的建模方法来捕捉过渡机动中的动态效果，并研究具有不对称和动态流场的涵道几何形状。

 

Archer公司已经评估了未安装螺旋桨的隔离电机噪音，以更好地了解产生噪音的来源。Archer使用了米兰理工学院的DUST空气动力学建模工具和宾州州立大学的PSU-WOWOP来预测噪音。目前专注于起飞和降落噪音，仍在寻求更好起飞和降落噪音工具，希望有工具可以量化社区噪音感知，并有更好的飞行噪音监测仪器来更好地了解不同的噪声源。

 

 

 

现代汽车的Supernal部门研究了其SA-1倾转旋翼空中出租车的不同叶片-涡流相互作用，研究多个旋翼靠近飞机蒙皮时产生的机舱噪音是乘坐舒适性的重点研究。Supernal的目标是喷气式客机机舱噪音，AAM开发人员需要更好的麦克风阵列来进行测试工作。Supernal认为，随着时间的推移，需要逐步实施更严格的要求，最终达到性能和噪音之间妥协的状态。

 

 

 

Archer方面认为，AAM行业需要比1988年制定的FAA第36部分第2阶段限制更好的监管，因为缺乏噪音严格性限制会让运营商损害公众的接受度。

 

 

 

德事隆电动航空认为，同样必须制定噪音法规。首先安全是最重要的。其次是尽可能的安静地；否则会扼杀AAM这个行业。