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La reducción del ruido de los helicópteros es un tema de investigación para diseñar helicópteros que puedan operar de forma más silenciosa, reduciendo los problemas de relaciones públicas que suponen los vuelos nocturnos o la ampliación de un aeropuerto. Además, resulta útil para aplicaciones militares en las que se requiere sigilo : la propagación a larga distancia del ruido de los helicópteros puede alertar a un enemigo de la llegada de un helicóptero a tiempo para reorientar las defensas (véase la firma acústica ).
El ruido de un rotor se puede dividir en varias fuentes distintas, que se describirán a continuación:
El ruido de espesor depende únicamente de la forma y el movimiento de las palas y se puede pensar que es causado por el desplazamiento del aire por las palas del rotor. Se dirige principalmente en el plano del rotor.
El ruido de carga es un efecto aerodinámico adverso debido a la aceleración de la distribución de la fuerza en el aire alrededor de la pala del rotor debido al paso de la pala por ella, y se dirige principalmente por debajo del rotor. En general, el ruido de carga puede incluir numerosos tipos de carga de la pala: algunas fuentes especiales de ruido de carga se identifican por separado.
Cambios en el movimiento de la sección de la pala en relación con el observador a medida que gira la hélice cargada de manera constante, generalmente denominado ruido de "carga". Esta fuente tiende a predominar a baja velocidad de la pala. [ cita requerida ]
La interacción de vórtices de palas (BVI) se produce cuando una pala del rotor pasa muy cerca de los vórtices de la punta desprendida de una pala anterior. Esto provoca un cambio rápido e impulsivo en la carga sobre la pala, lo que genera un ruido de carga impulsivo altamente direccional. El ruido BVI puede producirse tanto en el lado de avance como en el de retroceso del disco del rotor y su directividad se caracteriza por la orientación precisa de la interacción. En general, el ruido BVI del lado de avance se dirige hacia abajo y hacia delante, mientras que el ruido BVI del lado de retroceso provoca un ruido que se dirige hacia abajo y hacia atrás. Se ha demostrado que los principales parámetros que rigen la fuerza de un BVI son la distancia entre la pala y el vórtice, la fuerza del vórtice en el momento de la interacción y lo paralela u oblicua que es la interacción. [1]
Otra forma de ruido de carga, el ruido de banda ancha, consta de varias fuentes de ruido estocástico. La ingestión de turbulencia a través del rotor, la propia estela del rotor y el ruido propio de las palas son fuentes de ruido de banda ancha.
El ruido HSI es causado por la formación de un choque de flujo transónico en la pala del rotor que avanza y es distinto del ruido de carga. La fuente del ruido HSI es el volumen de flujo alrededor de la punta de la pala que avanza, por lo que no se puede capturar examinando solo las fuentes acústicas en la superficie de la pala. El ruido HSI generalmente se dirige al plano del rotor que se encuentra delante del helicóptero, como el ruido de espesor.
Aunque la mayor parte del ruido de un helicóptero es generado por el rotor principal, el rotor de cola es una fuente importante de ruido para los observadores que se encuentran relativamente cerca del helicóptero, donde el ruido de mayor frecuencia del rotor de cola aún no ha sido atenuado por la atmósfera. El ruido del rotor de cola es particularmente molesto para el oyente humano debido a su mayor frecuencia (en comparación con el rotor principal), lo que lo coloca directamente en la banda en la que el oído humano es más sensible.
Casi todos los motores de los helicópteros están situados por encima del avión, lo que tiende a dirigir gran parte del ruido del motor hacia arriba. Además, con la llegada del motor de turbina , el ruido del motor desempeña un papel mucho menor que antes. La mayor parte de las investigaciones se dirigen ahora a reducir el ruido de los rotores principal y de cola.
Un rotor de cola empotrado en el carenado de la cola ( fenestrón ) reduce el nivel de ruido directamente debajo de la aeronave, lo que resulta útil en áreas urbanas. Además, este tipo de rotor suele tener entre 8 y 12 palas (en comparación con las 2 o 4 palas de un rotor de cola convencional), lo que aumenta la frecuencia del ruido y, por lo tanto, su atenuación por la atmósfera. Además, la colocación del rotor de cola dentro de una cubierta puede evitar la formación de vórtices en las puntas . Este tipo de rotor es, en general, mucho más silencioso que su homólogo convencional: el precio que se paga es un aumento sustancial del peso de la aeronave y del peso que debe soportar el brazo de cola. Por ejemplo, el Eurocopter EC-135 tiene un diseño de este tipo.
Para helicópteros más pequeños, puede resultar ventajoso utilizar un sistema NOTAR (de NO TAil Rotor). En este método de control de guiñada, el aire sale por los respiraderos a lo largo del tubo de cola, lo que produce empuje a través del efecto Coanda .
Se han realizado algunos diseños para reducir el ruido del rotor en sí; por ejemplo, el helicóptero militar Comanche intentó muchos mecanismos de sigilo, incluidos intentos de silenciar el rotor. Una posible técnica para reducir el ruido del rotor del helicóptero es el "espaciado modulado de las palas". [2] Las palas del rotor estándar están espaciadas de manera uniforme y producen un mayor ruido a una frecuencia particular y sus armónicos . El uso de diferentes grados de espaciado entre las palas difunde el ruido o la firma acústica del rotor en un rango mayor de frecuencias. [3]