רחפן שנשמע ממרחק מאות מטרים הוא בעיה הנדסית ומסחרית כאחת: הוא מפריע לצילום, חושף משימות תצפית, מעורר תלונות שכנים ביישוב, ולעיתים אף חוסם אישור רגולטורי לפעילות מעל אזור מגורים. הפחתת רעש רחפן אינה טריק בודד אלא שרשרת החלטות תכנוניות שמתחילות בבחירת המדחף ונגמרות בכוונון לולאת הבקרה. אנחנו בפרוג'קטס האוס ניגשים לזה כמו לכל דרישת ביצועים אחרת: מגדירים יעד מדיד, מזהים את מקורות הרעש הדומיננטיים, ואז מתקנים לפי סדר התרומה שלהם. נקודת פתיחה טובה לרקע כללי היא עמוד הפיתוח רחפנים.

מאיפה מגיע הרעש

  • רעש טונאלי מהמדחף: התדר הבסיסי הוא תדר מעבר הלהבים, מכפלת מספר הלהבים בסיבובים לשנייה. זהו הצפצוף החד שהאוזן מזהה מיד וממקמת במרחב.
  • רעש רחב פס: מערבולות בקצה הלהב, זרימה מופרעת שנכנסת למדחף מהשלדה ומהזרועות, ומערבולות של מדחף עליון שנכנסות למדחף תחתון בתצורה קואקסיאלית.
  • רעש מכני וחשמלי: מיסבים, חוסר איזון של הרוטור, וצליל מיתוג של בקר המהירות שמתבטא בצפצוף גבוה במיוחד במנועים קטנים.
  • רעידות מבנה: השלדה מתפקדת כרמקול. פאנל דק שמתנדנד בתדר מעבר הלהבים יקרין יותר רעש מהמדחף עצמו.

מדחפים: הפרמטר בעל ההשפעה הגדולה ביותר

עוצמת הרעש האווירודינמי תלויה במהירות קצה הלהב בחזקה גבוהה, ולכן הכלל המרכזי פשוט: מדחף גדול יותר שמסתובב לאט יותר שקט משמעותית ממדחף קטן שמסתובב מהר, גם כשהדחף זהה. מעבר משמונה אינץ' בסיבובים גבוהים לעשרה או שנים עשר אינץ' בסיבובים נמוכים יכול להוריד כמה דציבלים טובים ובמקביל לשפר את זמן השהייה. גם מספר הלהבים משנה: יותר להבים מפזרים את האנרגיה לתדרים גבוהים יותר ומאפשרים להוריד סיבובים, אך גובים מחיר בנצילות. פתרונות נוספים כוללים קצה להב מעוגל או טורואידלי שמפחית מערבולת קצה, ריווח לא אחיד בין להבים שמפזר את האנרגיה הטונאלית לכמה תדרים, ואיזון סטטי ודינמי קפדני של כל מדחף. הבחירה הזו קשורה ישירות לבחירת מנועים ומדחפים לרחפן ולנקודת העבודה של המערכת.

הנעה ושלדה

מנוע עם קבוע מהירות נמוך יותר, בשילוב מדחף גדול, מאפשר לעבוד באזור סיבובים נוח יותר מבחינה אקוסטית. בצד החשמלי, העלאת תדר המיתוג של הבקר מעל טווח השמיעה ושימוש באלגוריתם הנעה חלק מבטלים את הציוץ המתכתי המוכר, כפי שמוסבר במאמר על בקרי מהירות ומערכת הנעה ברחפן. בצד המבני, כדאי להרחיק את תדרי התהודה של הזרועות מתדר מעבר הלהבים, לעבות צמתים, ולהוסיף שכבות משככות. חומרים מרוכבים מאפשרים לשלוט בקשיחות ובריסון בו זמנית, נושא שמפורט בחומרים מרוכבים וסיבי פחמן ברחפן, ובמקביל תכנון נכון של מסגרת ושלדה לרחפן מקטין שטחי הקרנה גדולים ומיותרים.

בקרה, מטען וכוונון

לולאת בקרה מכווננת גס גורמת למדחפים לתקן בלי הרף, והאוזן שומעת את זה כרחש משתנה ומטריד אף יותר מרעש קבוע. סינון נכון של אותות הג'ירו, מסננים מותאמי סיבובים והקטנת המשרעת של תיקוני המומנט מורידים גם רעש וגם צריכת אנרגיה, כמתואר באלגוריתמי בקרה וכוונון רחפן. גם המטען משפיע: מצלמה או מיכל שתלויים בזרם האוויר מייצרים רעש זרימה, ולכן בידוד רעידות וגימבל נכון תורם לשקט בנוסף לאיכות התמונה.

איך מודדים ומאמתים

בלי מדידה אין הפחתת רעש רחפן, יש רק תחושות. מודדים בשקלול תדר תקני, במרחק קבוע ובגובה קבוע, מול רקע שקט, ורושמים גם ספקטרום ולא רק מספר יחיד. חשוב לזכור שהאוזן רגישה לצליל טונאלי חד הרבה יותר מאשר לרעש רחב פס באותה עוצמה, ולכן שינוי שמפזר אנרגיה יכול להישמע טוב בהרבה גם אם המספר הכולל ירד רק מעט. מדידה בשטח פתוח, ברוח חלשה ובמספר משטרי טיסה, נותנת תמונה מהימנה יותר ממדידה בודדת בריחוף. כדאי לתעד גם את התלות בכיוון: רחפן יכול להישמע שקט מלמטה ורועש בזווית של ארבעים וחמש מעלות, וזו בדיוק הזווית שבה נמצא הצופה בשטח. תוכנית הפחתת רעש רחפן טובה מגדירה יעד מספרי, מודדת מצב התחלתי, ומאמתת כל שינוי בנפרד לפני שמצרפים את כל השיפורים יחד.

מפתחים רחפן ורוצים שיהיה שקט מספיק לשוק שאליו הוא מיועד? שלחו לנו את דרישות המשימה ואת יעד הרעש, ונחזור אליכם עם הצעת מחיר לתכנון ולאופטימיזציה אקוסטית.

רוצים להפוך רעיון למוצר? צרו קשר עם צוות פרוג'קטס האוס בע"מ – טלפון: 054-8936922 | דוא"ל: info@projects-house.com – ונשמח ללוות אתכם משלב הרעיון ועד המדף.