ヘリコプターの騒音低減

ヘリコプターの騒音低減は、より静かに運航できるヘリコプターの設計に関する研究テーマであり、夜間飛行や空港拡張に伴う社会的問題を軽減します。さらに、ステルス性が求められる軍事用途にも役立ちます。ヘリコプターの騒音が長距離伝播することで、敵にヘリコプターの接近を知らせ、防御態勢を再調整することができます (音響シグネチャを参照)。

• ローターの騒音
  • 厚みノイズ
  • 読み込み時のノイズ
    • 広帯域ノイズ
  • ブレード渦干渉騒音
  • 高速衝撃性（HSI）ノイズ
  • テールローターの騒音
• エンジン音
• トランスミッションノイズ

ローターからの騒音は、次のようにいくつかの異なる発生源に分けられます。

厚みノイズはブレードの形状と動きにのみ依存し、ローターブレードによる空気の移動によって発生すると考えられます。主にローターの平面に向けられます。

ローディングノイズは、ローターブレードが通過する際にローターブレードの周囲の空気にかかる力の分布が加速されることによる空力的な悪影響であり、主にローターの下方に向けられます。一般に、ローディングノイズにはさまざまな種類のブレードローディングが含まれます。ローディングノイズのいくつかの特殊な発生源は個別に識別されます。

一定の荷重がかかったプロペラが回転するとき、観察者に対するブレードセクションの動きの変化。一般に「荷重」ノイズと呼ばれます。このノイズ源は、ブレード速度が低いときに顕著になる傾向があります。^{[引用が必要]}

ブレード渦相互作用(BVI) は、ローターブレードが前のブレードのシェッド先端渦のすぐ近くを通過するときに発生します。これにより、ブレードの負荷が急激かつ衝撃的に変化し、方向性の強い衝撃負荷ノイズが発生します。BVI ノイズは、ローターディスクの前進側または後退側のどちらでも発生する可能性があり、その方向性は相互作用の正確な方向によって特徴付けられます。一般に、前進側の BVI ノイズは下向きおよび前方に向けられ、後退側の BVI は下向きおよび後方に向けられたノイズを引き起こします。BVI の強さを左右する主なパラメータは、ブレードと渦の間の距離、相互作用時の渦の強さ、相互作用の平行または斜めの程度であることが示されています。^[1]

負荷ノイズの別の形態である広帯域ノイズは、さまざまな確率的ノイズ源から構成されます。ローターを通じた乱流の取り込み、ローター後流自体、およびブレードの自己ノイズは、それぞれ広帯域ノイズの発生源です。

HSI ノイズは、前進するローター ブレード上の遷音速流れ衝撃波の形成によって発生し、荷重ノイズとは異なります。HSI ノイズの発生源は前進するブレード先端の周囲の流量であるため、ブレード表面の音響源のみを調べることでは捉えることができません。HSI ノイズは通常、厚みノイズと同様に、ヘリコプターの前方のローター面内に向けられます。

ヘリコプターの騒音のほとんどはメインローターによって発生しますが、テールローターはヘリコプターに比較的近い場所にいる観測者にとって大きな騒音源となります。テールローターの高周波騒音は大気によってまだ減衰されていないからです。テールローターの騒音は、人間の耳が最も敏感な帯域に直接位置する (メインローターと比較して) 高周波であるため、人間の聞き手にとって特に不快です。

ほぼすべてのヘリコプターのエンジンは機体の上部に配置されているため、エンジンの騒音の多くは上向きに伝わる傾向があります。さらに、タービンエンジンの登場により、エンジンからの騒音が果たす役割は以前よりもはるかに小さくなりました。現在、ほとんどの研究はメイン ローターとテール ローターからの騒音の低減に向けられています。

尾部のフェアリング内に埋め込まれたテールローター (フェネストロン) は、航空機の真下の騒音レベルを低減するため、市街地で役立ちます。さらに、このタイプのローターには通常 8 枚から 12 枚のブレードがあり (従来のテールローターでは 2 枚または 4 枚のブレード)、騒音の周波数が高くなり、大気による騒音の減衰が促進されます。さらに、テールローターをシュラウド内に配置することで、先端渦の形成を防ぐことができます。このタイプのローターは、一般に従来のローターよりもはるかに静かですが、その代償として、航空機の重量が大幅に増加し、テールブームで支えなければならない重量も増加します。たとえば、ユーロコプター EC-135 はこのような設計になっています。

小型ヘリコプターの場合、 NOTAR (NO TAil Rotor の略) システムを使用すると有利な場合があります。このヨー制御方法では、テールブームに沿った通気口から空気が吹き出され、コアンダ効果によって推力が生成されます。

ローターの騒音自体を減らす設計もいくつか行われており、例えば軍用ヘリコプターのコマンチは、ローターを静かにする試みを含む多くのステルス機構を試みた。ヘリコプターのローター騒音を減らすための1つの可能な技術は、「調整されたブレード間隔」である。^[2]標準的なローターブレードは均等に間隔が空いており、特定の周波数とその高調波でより大きな騒音を発生する。ブレード間の間隔をさまざまな程度にすることで、ローターの騒音または音響特性をより広い周波数範囲に分散させることができる。^[3]

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• JC HardinとSL Lamkin。ブレード/渦相互作用騒音の低減の概念。Journal of Aircraft、24(2):120–125、1987年。
• B. Malovrh および F. Gandhi。ヘリコプターのブレードと渦の相互作用による騒音と振動の相互作用パラメータに対する感度。Journal of Aircraft、42(3):685–697、2005 年 5 月～6 月。