خفض ضجيج المروحية

خفض ضجيج المروحية هو موضوع بحث في تصميم المروحيات لجعلها تعمل بأقل ضجيج وأكثر هدوءً، والحد من مشاكل الطيران خلال الليل في مناطق التجمعات العامة. علاوة على أنها ذات فائدة كبيرة بالتطبيقات العسكرية حيث تحتاج إلى الهدوء عند التسلل لمناطق العدو حتى لا يعيد توجيه دفاعاته إلى مصدر الضوضاء وهو المروحية.

مصادر الضجيج بالمروحية

المصادر هي:

• ضجيج دوار المروحية
• ضجيج المحرك
• ضجيج ناقل الحركة

يقسم الضجيج الناشئ من الدوار إلى عدة مصادر مستقلة، ويمكن وصفها كالتالي:

ضجيج السماكة

يعتمد ضجيج السماكة إلى شكل وحركة الريشة، ويمكن وصفه بأنه يظهر بسبب إزاحة الهواء بواسطة ريش الدوار. حيث أنها موجهة بشكل أساسي بمستوى الدوار.

ضجيج الحمل

ضجيج الحمل هو تأثير معاكس للديناميكية الهوائية خلال تسارع قوة الهواء الموزعة حول ريشة الدوار عند مرور الريشة عليها، وهي موجهة بشكل أساسي تحت الدوار. يحتوي ضجيج الحمل بشكل عام على عدة أنواع من حمل الريشة: تعرَف بعض المصادر لضجيج الحمل بشكل منفرد.

ضجيج تفاعل الدوامة-الريشة (BVI)

يحصل هذا التفاعل عندما تمر ريشة الدوار بالقرب من طرف الدوامة الناتجة من الريشة السابقة. فمحصلة هذا التفاعل تكون تغير مندفع وسريع في التحميل على الريشة مما يؤدى إلى توليد ضجيج متجه ذو حمل عالي الاندفاع. يحدث ضجيج هذا التفاعل في كلا الإتجاهين لريش القرص الدوار (المتقدم والمتراجع)، وتتميز اتجاهيتها بدقة توجيه التفاعل. ولكن وبشكل عام يكون اتجاه ضجيج هذا التفاعل (BVI) عند الإتجاه المتقدم للإسفل والأمام بينما يكون اتجاهه عند الإتجاه المتراجع للإسفل والخلف. والملاحظ أن العوامل الرئيسة المتحكمة بقوة تفاعل الدوامة-الريشة (BVI) هو المسافة ما بين الدوامة والريشة، وقوة الدوامة لحظة التفاعل، وأيضا إن كان التفاعل متوازي أو مائل.

ضجيج متعدد النطاق

هناك شكل آخر من ضجيج الحمل، وهو ضجيج متعدد النطاق ويأتي من مصادر الضوضاء العشوائية المختلفة. كتداخل الاضطرابات الهوائية خلال الدوار، وأثر الدوار نفسه على الهواء، والضجيج الذاتي للريشة كلها مصادر للضجيج متعدد النطاق.

ضجيج دفعي عالي السرعة (HSI)

يحدث هذا النوع من الضجيج بسبب تشكيل صدمة دفق تحت صوتي على ريشة الدوار المتقدمة، وهي مختلفة عن ضجيج الحمل. ومصدر الضجيج الدفعي عالي السرعة هو حجم الدفق حول طرف الريشة المتقدمة، ومن ثم فإنه لا يمكن التقاطها فقط بفحص المصادر الصوتية على سطح الشفرة. هذا النوع من الضجيج هو موجه بمستوى الدوار للأمام من المروحية، مثل ضجيج السماكة.

ضجيج دوار الذيل

بما أن معظم الضجيج بالمروحية يكون ناشئا من الدوار الرئيسي، إلا أن دوار الذيل مصدر مهم للضجيج عند الملاحظ القريب بعض الشيء من المروحية، حيث ارتفاع تردد الضجيج لدوار الذيل لا يمكن تقليله عن طريق الجو. فهذا الضجيج يسبب الإزعاج للأذن البشرية بشكل خاص نظرا لدرجة التردد (مقارنة للدوار الرئيسي) الذي يكون بنفس نطاق سمع الأذن البشرية.

دوار ذيل مغطى لكي يحول الضجيج على الجوانب

طرق تقليل الضجيج

معظم المروحيات -إن لم يكن كلها- يكون محركها موجودا بأعلى الطائرة، والذي يوجه الكثير من الضجيج إلى الأعلى. ومع ظهور المحرك التوربيني فإن الضجيج لعب دورا أقل مما كان ذي قبل. وتحاول أكثر الأبحاث بالوقت الحالي نحو تقليل الضجيج من الدوار الرئيسي ودوار الذيل. مروحيات فنسترون والتي يكون دوار الذيل مخبأ داخل انبوب ذيل الطائرة (كما بالصورة) فإنها تقلل مستوى الضجيج مباشرة أسفل الطائرة، وهو شيء ذو فائدة بالمناطق السكنية. بالإضافة إلى أن هذا النوع من الدوار يستخدم من 8 إلى 12 ريشة (مقارنة مع الدوار الذيل التقليدي)، مما يسبب بزيادة في تردد الموجي للضجيج وبالتالي ستتعرض للضعف خلال الجو. مما يجعل هذا النوع من المروحية أقل ضجيجا من نظيرتها التقليدية.

يفضل استخدام نظام عديمة الدوار الخلفي للمروحيات الأصغر، في هذا النظام يستخدم الهواء الخارج من فتحات على جانبي صندوق الذيل فينتج الدفع اللازم لعمل انعراج يمنة أو يسرا وذلك خلال ظاهرة كواندا.

هناك تصميمات عملت على تقليل ضجيج الدوار الرئيسي خاصة العسكرية مثل طائرة الكومانشي الأمريكية والتي لديها تصميمات ميكانيكية سرية، لتبقي صوت الدوار هادئا. بإمكان طياري المروحيات اختيار طريقة تشغيل لطائرته لكي يقلل من عزم اللي للمحرك والعوامل الأخرى المتغيرة إلى حدود مقبولة لتقليل الضجيج. وبإمكانهم كسر تلك الحدود بالحالات الطارئة للعمل بقدرة أعلى.

المصادر

• J. C. Hardin and S. L. Lamkin. Concepts for reduction of blade/vortex interaction noise. Journal of Aircraft, 24(2):120–125, 1987.
• B. Malovrh and F. Gandhi. Sensitivity of helicopter blade-vortex-interaction noise and vibration to interaction parameters. Journal of Aircraft, 42(3):685–697, May-June 2005.

انظر أيضاً

• مروحية