Ученые рассказали о "тороидальном винте", который сделает беспилотные дроны тише и маневренней

Однако с развитием понимания аэродинамики и проведением новых экспериментов инженеры постепенно создали более сложные формы пропеллеров. Современные пропеллеры обычно имеют несколько лезвий, различные углы развертки, конструктивные особенности на кончиках лопастей и другие инновации, которые позволяют оптимизировать их производительность в различных условиях.

Одним из последних достижений в области пропеллерной технологии являются "тороидальные" винты. Эти пропеллеры имеют кольцевую форму, и лопасти перекручиваются друг вокруг друга.

Одна из причин, по которой тороидальные винты могут работать более тихо, заключается в их сложной форме. Такая форма минимизирует образование вихрей, которые естественным образом возникают у кончиков лопастей пропеллера. Вихри создают спиральное движение воздуха, а уменьшение его силы помогает снизить шум, создаваемый пропеллером.

Это объясняется тем, что под лезвием пропеллера создается область с высоким давлением, а над ним - с низким давлением. Когда воздух с высоким давлением движется к области с низким давлением над лезвием, он образует спиральное движение, известное как вихрь.

Это явление не считается уникальным для пропеллеров, так как лопасти пропеллеров, по сути, являются вращающимися крыльями. То же самое происходит и с крылом самолета. Инженеры проводили много исследований по уменьшению эффекта вихря на крыльях с помощью конструкций на их концах.

Использование закрытых структур, как в случае с тороидальным винтом, является одним из способов снижения вихрей на концах лопастей для беспилотных дронов.

Несмотря на то, что основная форма пропеллеров осталась неизменной с момента их изобретения, было предложено множество конструкций лопастей пропеллеров. Для их оценки инженеры провели исследования, учитывая различные компромиссы в проектировании. Некоторые из этих подходов были испытаны с целью улучшения эффективности и снижения шума вертолетных лопастей и беспилотных летательных аппаратов.

Важно понимать, что геометрия пропеллера должна быть оптимизирована под конкретные условия эксплуатации. Это включает свойства жидкости или воздуха, скорость вращения, скорость перемещения и другие факторы. Пропеллер будет работать неэффективно вне определенного диапазона этих условий.

До сих пор не было достигнуто идеальной геометрии пропеллера, которая бы обеспечивала низкий уровень шума и высокую эффективность во всех ситуациях и нагрузках. Тороидальные пропеллеры не являются исключением, и их преимущества по-прежнему не полностью исследованы и количественно оценены.

Сравнение хорошо спроектированного тороидального пропеллера с плохо спроектированным традиционным пропеллером может показать значительное улучшение, но это не является справедливым сравнением.

Хорошо спроектированные тороидальные пропеллеры могут иметь преимущества в определенных условиях эксплуатации, таких как использование в плотных жидкостях или при определенном диапазоне скоростей. Однако остается вопрос о том, как тороидальный пропеллер сравнивается с хорошо спроектированным традиционным пропеллером в тех же условиях.

Тороидальные винты обладают определенными недостатками, которые следует учитывать. Одним из основных недостатков является сложность масштабирования их производства из-за сложной геометрии, что приводит к высоким затратам на производство.

Также стоит отметить, что сложная структура тороидальных винтов требует особой осторожности, чтобы избежать нежелательных вибраций, особенно при высоких скоростях вращения. Это также увеличивает производственные затраты.

Когда речь идет о применении тороидальных винтов в беспилотных летательных аппаратах, их больший вес может оказывать влияние на маневренность и стабильность таких аппаратов. Это особенно важно при работе в условиях сильного ветра и турбулентности.

В целом, тороидальные винты представляют захватывающую разработку в области дизайна винтов, но только в определенных случаях. Хотя они могут быть более тихими, они пока не могут полностью заменить традиционные винты. Нет универсального дизайна винта, который бы подходил для всех ситуаций.