螺旋桨的进步为安静高效的电动航空铺平了道路

电气化被视为在未来的无化石燃料航空中发挥重要作用。但电动航空正在与一个权衡两难境地作斗争：电动飞机越节能，噪音就越大。现在，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员开发了一种螺旋桨设计优化方法，为安静、高效的电动航空铺平了道路。

近年来，电气化被描述为在减少未来航空排放方面发挥着重要作用。由于长距离带来的挑战，人们的兴趣主要集中在覆盖较短距离的电动螺旋桨飞机上。连接到电动机的螺旋桨被认为是区域和国内航班最有效的推进系统。

但是，虽然飞机是电动的，但螺旋桨会产生另一种排放——噪音。螺旋桨叶片发出的噪音不仅会打扰航空乘客。未来的电动飞机将需要在相对较低的高度飞行，噪音干扰会到达居民区和动物生活。

与权衡两难境地作斗争

这就是研究界面临两难境地的地方。开发既安静又节能的电动飞机的雄心壮志在某种程度上受到权衡问题的阻碍。

“我们可以看到，螺旋桨的叶片越多，噪音排放就越低。但是叶片越少，推进力就会提高，电动飞机可以飞行更长时间。从这个意义上说，能源效率和噪音之间存在权衡。对于既安静又高效的电动飞机来说，这是一个障碍，“查尔姆斯理工大学流体动力学和海洋技术副教授兼研究员姚华东解释说。

优化设计，实现安静高效的螺旋桨

但现在，姚华东和他的研究同事可能离解决方案又近了一步。他们成功地隔离和探索了螺旋桨叶片尖端发生的噪音，或“尖端漩涡”，这是一种已知但探索较少的噪声源。在隔离这种噪声时，研究人员能够充分了解其与螺旋桨叶片产生的其他噪声源相关的作用。通过调整一系列螺旋桨参数，如螺距角、弦长和叶片数量，该团队找到了一种方法来优化螺旋桨设计，并平衡效率和噪音之间的权衡效应。

该方法在发表在《航空航天》杂志上的研究中描述，现在可以用于未来电动飞机更安静的螺旋桨的设计过程。

“现代飞机螺旋桨通常有两到四个叶片，但我们发现，通过使用使用我们的优化框架设计的六个叶片，你可以开发一个相对高效和安静的螺旋桨。与具有三个叶片的螺旋桨相比，螺旋桨可实现高达 5-8 dBA 的降噪，而推力损失仅为 3.5%。这相当于一个人从正常的对话声音说话到你在安静房间里感知到的声音的降噪，“姚华东说。

A 加权分贝(dBA 或 dB(A))是人耳感知到的声音相对响度的表达式。与平坦的音频分贝测量相比，A 加权为人类听觉中范围的频率提供了更多的价值，而边缘频率的价值较小。A加权是确定听力损伤和噪音污染的标准。