环形螺旋桨在载人飞行领域的低噪优势
随着城市空中出行和载人飞行器的发展，市场对航空器的推进系统提出了越来越高的要求，尤其是低噪音和高效推进的平衡。传统的螺旋桨虽然在推力方面表现优异，但往往伴随着较大的噪音和震动，这对于未来城市空中交通（Urban Air Mobility, UAM）及载人飞行器的应用场景是一个亟待解决的问题。本文将分享一种新型环形螺旋桨的设计，该螺旋桨不仅提升了推进效率，还在降低噪音方面取得了显著成效。
现有技术的局限性
传统的开放式螺旋桨通常采用直叶片或弯曲叶片设计，在工作时，叶片尖端的湍流和空气剪切效应是主要的噪音源。而现有的环形螺旋桨虽然通过特殊的闭合环状设计能够在一定程度上降低叶片尖端的湍流效应，但大多数设计在载人飞行应用中仍存在结构强度不足、噪音控制效果有限的情况，难以满足长时间载人飞行的需求。
新型环形螺旋桨的设计亮点
本次提出的环形螺旋桨，特别针对上述问题进行了优化设计，在确保低噪音的基础上进一步提升了整体结构强度和适应性，能够更好地应用于载人飞行器中。
独特的结构设计：增加直线叶片提升强度与减震 本环形螺旋桨采用了全新的直线叶片与环形叶片相结合的设计。直线叶片沿着环形叶片的内壁中间布置，与两端环形叶片固定连接，形成了一种类似“Y”字形的叶片分布模式。相比传统单一环形叶片设计，直线叶片在内侧增加了支撑结构，使整个螺旋桨的整体刚性得到显著提升，减小了高速旋转过程中叶片的震动，从而有效降低了振动噪音。
创新的材料选择与加工工艺：减轻重量，提升性能 新型环形螺旋桨采用多种复合材料组合而成。叶片龙骨部分采用超硬铝合金或钛合金，不仅重量轻且拥有极高的抗拉强度和耐腐蚀性；中间层采用高性能碳纤维材料，通过预浸料层压工艺实现了轻量化和结构稳定性的完美平衡；外层则使用凯夫拉（Kevlar）纤维材料，增强了抗冲击能力和耐磨性。模块化制造工艺使得直线叶片与环形叶片能够分开生产，再采用高精度铆接技术组合，确保了整体结构的稳定性和一致性。
优化气动布局：降低湍流，提升空气动力性能 传统螺旋桨叶片的湍流噪音主要源自叶尖涡流和叶片前缘分离现象。本实用新型通过在环形叶片内壁增加直线叶片，改变了气流的流动路径，优化了叶片周围的空气动力学分布，使得气流更加平稳。新增叶片的位置经过多次CFD（计算流体力学）模拟和实验验证，能够在保持高效推进的同时有效减少噪音传播。
电机与叶盘的稳定连接：降低震动源，提高噪音抑制效果 本设计在叶盘中央预留了电机连接孔，并在孔壁设置了特制的凹槽结构，通过增加电机输出轴与叶盘接触面积，提升了连接稳定性，避免了因高转速产生的松动和震动问题。同时，叶盘上均匀分布的减重孔和外侧环形槽设计，不仅减轻了叶盘的重量，还提升了整体的动平衡性，使得螺旋桨在高转速下依然能够保持平稳运转。
低噪音优势在载人飞行器中的应用
对于载人飞行器而言，噪音控制直接关系到乘客的舒适度和飞行器的应用场景。城市空中交通需要考虑在高楼间穿行时对周围环境的影响，而新型环形螺旋桨的低噪音特性使得其在这一领域展现了巨大的潜力。通过对噪音源的抑制和气动布局的优化，该螺旋桨在多项测试中展现了显著的降噪效果。相较于传统设计，本环形螺旋桨能够在同等推力下将噪音水平降低20%以上，对于未来城市空中出行的应用具有极大的意义。
未来展望与应用前景
环形螺旋桨的独特设计使其在未来载人飞行器领域具备广阔的应用前景。随着低噪音、轻量化和高效能设计理念的逐步深化，该设计将继续被优化并应用于各类飞行器中，如eVTOL（电动垂直起降飞行器）、无人机、以及混合动力飞行器等。未来，该环形螺旋桨的技术优势将进一步推动载人飞行器向着更加环保、高效、低噪音的方向发展，为城市空中交通的普及奠定坚实基础。
