Самарские ученые с помощью ИИ в 2 раза уменьшили шум пропеллера БПЛА
фото: Виктория Старосельская/Самарский университет
Евгений Куркин, доцент кафедры конструкций и проектирования летательных аппаратов Самарского университета имени Королёва, а также старший научный сотрудник Центра «Интеллектуальная мобильность многофункциональных беспилотных авиационных систем», представил результаты разработки инновационной модели двухлопастного воздушного винта для малых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Данная модель характеризуется повышенной энергоэффективностью и пониженным уровнем шума. В процессе проектирования были использованы методы дифференциальной эволюции и нейронные сети.
В ходе испытаний экспериментального образца было отмечено увеличение тяги на 15,9% и снижение уровня шума на 6 децибел, что свидетельствует о практически двукратном уменьшении уровня шума по сравнению с типовыми двухлопастными винтами аналогичного размера.
Евгений Куркин акцентировал внимание на проблеме авиационного шума, оказывающего негативное влияние на здоровье и качество жизни населения. Несмотря на предпринимаемые меры и установленные ограничения, данный вопрос остаётся актуальным, особенно для жителей населённых пунктов, расположенных вблизи аэропортов. Хотя дроны создают меньший уровень шума по сравнению с самолётами, в перспективе проблема снижения шума станет значимой и для них, учитывая возможное массовое использование беспилотников в городской среде.
Учёный подчеркнул, что шум от винтов не только является эксплуатационным недостатком, но и приводит к значительной потере энергии, снижая общую эффективность. Поэтому уменьшение уровня шума имеет значение не только для защиты окружающей среды и здоровья людей, но и для повышения энергоэффективности.
Современные методы снижения уровня шума винтов часто связаны с модификацией их концевых частей. Однако такие изменения усложняют конструкцию и увеличивают её массу, что приводит к снижению энергоэффективности лишь на 1–3%. Традиционные подходы обычно направлены либо на повышение энергоэффективности, либо на снижение уровня шума, что затрудняет достижение оптимального баланса.
Самарские исследователи предложили инновационный метод проектирования воздушных винтов с использованием нейронных сетей, которые обучаются на данных об аэродинамических характеристиках различных форм лопастей. В процессе оптимизации учитываются 28 переменных, определяющих форму лопасти. Алгоритм дифференциальной эволюции позволяет снизить энергопотребление при сохранении уровня тяги.
Экспериментальный образец успешно прошёл испытания в университетской лаборатории. Специалисты провели анализ уровня шума, тяги, энергопотребления и других характеристик. Результаты показали, что предложенная модель значительно превосходит традиционные воздушные винты, используемые в компактных дронах.
Евгений Куркин подвёл итог, отметив, что новая конструкция обеспечивает равноценную тягу при меньшем энергопотреблении и сниженном уровне шума. Уровень шума снизился на 6 дБ по сравнению с коммерческим образцом при одинаковой частоте вращения. Кроме того, при сохранении тяги частота вращения нового винта оказалась на 3% ниже, что открывает перспективы для дальнейшего снижения уровня шума, пишет progorodsamara.ru.
