¿Por qué las palas de los helicópteros emiten este sonido pulsante, oscilante y de bofetadas?
Dado que su movimiento es suave, ¿no debería el sonido ser un silbido constante y similar, tal vez aumentando o disminuyendo en frecuencia a medida que cambia la velocidad de las cuchillas?
actualización: ¿el sonido que se escucha no depende de la ubicación del oyente? ¿Quizás una persona parada debajo (o arriba) del helicóptero escucharía una onda de sonido más constante y uniforme, mientras que un oyente parado a un lado escucharía el sonido pulsante mencionado?
En el arranque y el vuelo estacionario, cada pala produce un sonido más o menos constante. Pero el sonido se atenúa con la distancia y puede no ser el mismo en todas las direcciones. Por lo tanto, lo escuchará de manera diferente dependiendo de la posición de la cuchilla en relación con usted. Entonces, a medida que las aspas giran, el sonido que escuchas pulsa porque las aspas se colocan alternativamente en posiciones en las que las escuchas con más o menos fuerza. En este video que muestra el arranque del helicóptero desde la cabina, puede escuchar claramente el silbido de cada pala cuando pasa por encima de la cabeza con el aumento de la frecuencia del pulso a medida que el rotor gira.
Las puntas de las palas también se mueven bastante rápido, a menudo a más de la mitad de la velocidad del sonido, por lo que el efecto Doppler agrega más variación al sonido si está parado a un lado.
Además, en vuelo de crucero, la pala que avanza se mueve más rápido en relación con el aire que la que retrocede, por lo que incluso el sonido generado cambia a medida que gira el rotor.
Este efecto aumenta a medida que el helicóptero acelera. Si se acelera demasiado, las puntas de las palas en el lado de avance pueden (dependiendo del tipo de helicóptero) acercarse a la velocidad del sonido y las ondas de choque comienzan a formarse en ese lado que agregan un sonido aún más pulsante.
En algunos casos (giros a alta velocidad, descenso), las palas también pueden estar golpeando el vórtice de estela producido por la pala anterior, lo que resulta en un fuerte aumento del sonido pulsante llamado "choque de pala". La razón es que las palas solo golpean el vórtice cuando pasa por un lugar particular en el disco del rotor, generalmente en el lado de avance. Aparentemente es bastante complejo; Encontré que hay un documento al respecto (no lo leí; está detrás del muro de pago).
Primero, supongamos un helicóptero esférico...
Un helicóptero no es una esfera, ni siquiera cerca de una. En consecuencia, se obtienen efectos acústicos complicados en los que las ondas de presión de las palas se reflejan en otras partes del helicóptero, como el brazo de cola. También obtiene un reflejo intermitente del sonido del rotor de cola en las palas del rotor principal, un reflejo intermitente del ruido del motor en las palas del rotor principal y ondas de todas estas fuentes que interfieren entre sí. También puede tener fuentes de sonido secundarias, como el brazo de cola que vibra en respuesta a los cambios periódicos de presión de las palas del rotor principal que pasan sobre él.
Un helicóptero esférico produce un campo de sonido uniforme e inalterable. Un helicóptero del mundo real es un entorno sónico muy complejo.
En realidad, escuchas un silbido constante (aunque a menudo ahogado por el ruido del motor) cuando estás directamente debajo del helicóptero.
Las puntas de las aspas hacen que una onda se propague hacia afuera a la velocidad del sonido. Esta onda no tiene la misma fuerza en todas las direcciones. Si estás a una distancia lateralmente, entonces escuchas estas ondas en sucesión producidas por la sucesión de cuchillas que pasaron en tu dirección. Desde abajo, recibes las ondas por igual, independientemente de dónde se hayan emitido en la rotación de cada aspa. Como resultado, no se oye el típico whap-whap-whap-whap del helicóptero. Solo escuchas una especie de ruido constante.
Generalmente es causado por una mala técnica de pilotaje. Blade-slap ocurre cuando se permite que el helicóptero se desplace lentamente hacia abajo mientras el piloto todavía está aplicando una potencia significativa. Cuando se produce un golpe de pala, el piloto debe detener el descenso o bajar el colectivo para entrar en un descenso más positivo.
El movimiento del aire alrededor de las palas del rotor produce un "ruido blanco" debido a la turbulencia. Sin embargo, el "ruido blanco" es en realidad "coloreado" y predomina una determinada banda de frecuencias.
A medida que la hoja se acerca a usted, hay un cambio Doppler hacia una frecuencia más alta, y cuando gira y se aleja de usted, el cambio Doppler se invierte. Es este cambio de frecuencia lo que escuchas como una especie de "swish/swash/swish/swash"
El sonido son diferentes velocidades del aire que llega a su oído, lo que resulta en una presión de aire diferente. Cuando una hoja se acerca a usted, genera una presión de aire más alta que cuando se aleja de usted. Por lo tanto, el sonido de aleteo.
Imagínese si pudiera estar exactamente encima o debajo del rotor. Luego, las diferentes presiones de aire se igualarán entre sí y escuchará un sonido suave. Mismo concepto que en un campo magnético de motores eléctricos trifásicos.
Juan Rennie
Miguel
Lame caliente
Jan Hudec
Miguel