Кіріспе

Вертолеттердің тудыратын шуды азайту – бұл вертолеттерді тынышрақ жұмыс істеу үшін жобалауға қатысты зерттеу тақырыбы, түнгі уақытта ұшумен немесе әуежайды кеңейтумен байланысты қоғамдық пікірдің қарсылығын азайтуға мүмкіндік береді. Бұдан өзге, бұл жасырындық қажет болатын әскери мақсаттар үшін де пайдалы: вертолет шуының қашықтыққа таралуы қарсыласты алда тұрған вертолет туралы уақтылы ескертіп, қорғаныс жүйесін қайта бағыттауға көмектеседі (акустикалық қолтаңба қараңыз).

Қалыңдығы бойынша шу

Қалыңдық шуы қана қана қақпақтың пішіні мен қозғалысына тәуелді және ротор қанаттарының ауаны ығыстыруынан туындайтын нәрсе деп қарастырылуы мүмкін. Ол негізінен ротор жазықтығында бағытталған.

Жүк тиеу шуы

Жүктеу шуы – ротор қанаты ауа ағынынан өтетін кезде, ротордың айналасындағы ауаға күш таралуының үдеуінен туындайтын, аэродинамикалық зиянды құбылыс. Бұл шу көбінесе ротордың төменгі жағына қарай бағытталған. Жалпы, жүктеу шуына қанат жүктемесінің түрлі нұсқалары кіруі мүмкін, соның ішінде жүктеу шуының ерекше көздері жеке қарастырылады. Тұрақты жүктемелі винт айналғанда, бақылаушыға қатысты қанаттың қимасының қозғалысының өзгеруі "жүктеу" шуы деп аталады. Бұл шу көзі қанаттың төмен жылдамдығында басым болады.

Блед-вортэкс өзара әрекеттесу шуы

Бледтік айналымдық өзара әрекеттесу (BVI) ротордың бledi алдыңғы бледтің қалдырған ұш айналымдарының жанынан өтетін кезде пайда болады. Бұл бледке түсетін жүктеменің күрт, импульстік өзгеруіне алып келеді, нәтижесінде жоғары бағытталған импульстік жүктеме шуы туындайды. BVI шуы ротор дискісінің алға немесе артқа қарайтын жағында пайда болуы мүмкін, ал оның бағыты өзара әрекеттесудің нақты орналасуымен анықталады. Әдетте, алға қарайтын жақтағы BVI шуы төмен және алға қарай бағытталса, артқа қарайтын жақтағы BVI шуы төмен және артқа қарай бағытталған шуды тудырады. BVI-нің күшін анықтайтын негізгі параметрлер – блед пен айналым арасындағы қашықтық, өзара әрекеттесу кезіндегі айналымның күші, сондай-ақ өзара әрекеттесудің параллельдік немесе көлбеулік дәрежесі болып табылады.

Кең жолақты шу

Жүктілік шуының тағы бір түрі – кең жолақты шу, ол әртүрлі кездейсоқ шу көздерінен құралады. Ротор арқылы турбуленттілік сіңіру, ротордың оянуы және қанаттардың өзіндік шуы – кең жолақты шудың жекелеген көздері.

Жоғары жылдамдықтағы импульстік шу (HSI)

HSI шуы алға жылжушы ротор қанатындағы транссоникалық ағынның соққылық толқындарын қалыптастырудан туындайды және жүктеме шуынан өзгеше. HSI шуының көзі – алға жылжушы қанат ұшының айналасындағы ағын көлемі, сондықтан қанат бетіндегі акустикалық көздерді ғана қарастыру арқылы оны анықтау мүмкін емес. HSI шуы, әдетте, қалыңдық шуы сияқты, вертолеттің алғы жағындағы ротор жазықтығына бағытталған болады.

Соңғы ротордың шуы

Көбінесе тікұшақтың шуы негізгі ротордан туындайды, бірақ артқы ротор тікұшаққа жақын тұрған бақылаушылар үшін маңызды шу көзі болып табылады, мұнда атмосфера жоғары жиілікті шуды әлсірете алмайды. Артқы ротордың шуы адамдарға әсіресе жағымсыз, себебі оның жиілігі негізгі ротордан жоғары, бұл оны адам құлағының ең сезімтал диапазонына түсіреді.

Шуды азайту әдістері

Барлық дерлік тікұшақтардың қозғалтқыштары ұшақтың үстінде орналасқан, бұл қозғалтқыш шуының көп бөлігін жоғары қарай бағыттайды. Сонымен қатар, турбиналық қозғалтқыштардың пайда болуымен, қозғалтқыштан шығатын шу бұрынғыға қарағанда әлдеқайда аз маңызды рөл атқарады. Қазіргі зерттеулердің көп бөлігі негізгі және құйрық роторларының шуын азайтуға бағытталған. Құйрық роторы құйрық бөлігінің қаптамасына (фенестрон) енгізілген болса, ұшақтың астындағы шу деңгейін төмендетеді, бұл қалалық аймақтарда тиімді. Бұндай роторларда әдетте 8-ден 12-ге дейін қанаттар болады (құрастырылымдық құйрық роторындағы 2 немесе 4 қанатқа қарағанда), бұл шудың жиілігін арттырып, атмосферада оның таралуын жеңілдетеді. Сонымен қатар, құйрық роторының қаптама ішіне орналасуы, қанат ұштарындағы айналмалы токтардың пайда болуын болдырмауы мүмкін. Бұл ротордың түрі, әдетте, дәстүрлі ротордан гөрі әлдеқайда тыныш: мұның бағасы – ұшақтың салмағының айтарлықтай ұлғаюы және құйрық балкасымен ұстап тұру қажеттігі. Мысалы, Eurocopter EC 135 осындай конструкцияға ие. Шағын тікұшақтар үшін NOTAR (NO TAIL Rotor) жүйесін пайдалану тиімді болуы мүмкін. Бұл бағытты басқару әдісінде ауа құйрық балкасы бойындағы тежегіштерден шығарылып, Коанда эффектісі арқылы итермелеу күші жасалады. Ротордың шуын азайту мақсатымен әртүрлі конструкциялар жасалған, мысалы, Команчи әскери тікұшағы роторды тыныштандыруға бағытталған көптеген жасырын механизмдерді сынап көрді. Тікұшақ роторының шуын азайтудың бір жолы – "модуляцияланған қанат аралығы". Стандартты ротор қанаттары тең аралықта орналасқан және белгілі бір жиілікте және оның гармоникасында күшті шу тудырады. Қанаттар арасындағы аралықты өзгерту арқылы ротордың шуын немесе акустикалық сипаттамасын жиіліктердің кең ауқымына таратуға болады.