Les dernières hélices de drone du MIT sont très silencieuses et efficaces

Elles sont constituées de deux lames qui s’enroulent l’une dans l’autre de manière à ce que l’extrémité d’une lame se recourbe dans l’autre.

Un exemple d’une hélice Sharrow. Sharrow Marine

Le laboratoire Lincoln du MIT a produit de nouveaux dispositifs pour les avions et les drones qui permettent des gains d’efficacité impressionnants et sont radicalement plus silencieux.

“L’hélice torique permet à un petit avion multirotor sans pilote, ou drone, de fonctionner plus silencieusement que les drones actuels qui utilisent des formes d’hélice inchangées depuis le début de l’aviation”, indique un communiqué du laboratoire.

“En permettant à un drone d’être moins gênant sur le plan acoustique, cette hélice peut accélérer l’acceptation de ces aéronefs pour un large éventail d’utilisations – par exemple, les livraisons aériennes, la cinématographie, les inspections industrielles ou d’infrastructures, et la surveillance agricole.”

Deux pales qui s’enroulent ensemble

L’hélice toroïdale silencieuse se compose de deux pales qui s’enroulent l’une autour de l’autre, de sorte que l’extrémité d’une pale se recourbe dans l’autre. Cette structure fermée réduit et contrôle les effets de traînée des tunnels d’air tourbillonnant (c’est-à-dire les tourbillons) créés à l’extrémité des pales et renforce la rigidité globale de l’hélice. Ainsi, la signature acoustique de l’hélice est considérablement réduite sans affecter ses performances.

Cela a été prouvé par des essais de prototypes d’hélices toroïdales sur des quadcoptères commerciaux qui ont indiqué des niveaux de poussée comparables à ceux des hélices conventionnelles à des niveaux de puissance similaires. Les niveaux sonores réduits qui en résultent ont permis aux drones équipés d’hélices toroïdales de fonctionner sans affecter l’audition humaine à des distances deux fois inférieures à celles rencontrées lors d’opérations typiques.

“Les hélices, comme nous le savons, sont assez bruyantes”, a déclaré à NewAtlas Thomas Sebastian, membre du personnel principal du groupe d’ingénierie des structures et des thermofluides du Lincoln Lab. “Et nous pouvons regarder les ailes pour voir comment cela fonctionne. À l’époque où les gens avaient toutes sortes d’idées folles pour les avions, au début des années 1900 et pendant la Seconde Guerre mondiale, il y avait quelques modèles qui étaient essentiellement des ailes annulaires. Je me suis donc demandé à quoi cela ressemblerait si on prenait une aile annulaire et qu’on transformait quelque chose comme ça en hélice.”

“Nous sommes arrivés avec ce concept initial d’utiliser une forme toroïdale, cette forme d’aile annulaire, pour espérer fabriquer une hélice plus silencieuse”, poursuit Sebastian. “J’ai demandé à l’un de mes stagiaires, qui était absolument phénoménal, d’exploiter cette idée. Il a pris le concept et a créé un tas d’itérations en utilisant des imprimantes 3D.”

Réduire le bruit

Avec un peu d’effort, les chercheurs ont pu produire un modèle qui réduit le bruit dans la plage de 1 à 5 kHz.

“L’élément clé qui, selon nous, rendait les hélices plus silencieuses, était le fait que vous distribuez maintenant les tourbillons générés par l’hélice sur toute sa forme, et non plus seulement à son extrémité”, a déclaré Sebastian. “Ce qui fait qu’il se dissipe effectivement plus rapidement dans l’atmosphère. Ce tourbillon ne se propage pas aussi loin, et vous avez donc moins de chances de l’entendre.”

Parmi les principales caractéristiques des nouvelles hélices, citons une diminution substantielle des signaux dans la gamme de fréquences à laquelle les êtres humains sont les plus sensibles et une réduction significative du bruit sans nécessiter de composants supplémentaires qui ajoutent du poids et augmentent la consommation d’énergie.

Lire aussi : Un drone qui n’atterrit jamais ? Des scientifiques chinois testent des lasers pour maintenir les drones en vol « pour toujours »

Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche