NASA发布低空飞行器气动噪声预测工具
NASA发布低空飞行器气动噪声预测工具
近日，NASA推出新版CFD求解器"OVERFLOW"（2.4c版）。新版求解器新增旋翼机模块，可模拟分析eVTOL航空器等低空飞行器的空气动力学和噪声特性，在研制初期提高设计效率、降低后期修改成本。
"OVERFLOW"求解器自20世纪90年代开始研发并不断迭代更新，通过结构化网格模型求解纳维-斯托克斯方程（NS方程）计算分析空气流场，获得飞行器的压力分布和噪声特性，协助工程师设计低噪声飞行器。NASA于3月8日在其官网向业界提供了"OVERFLOW"（2.4c版）的下载链接和用户手册。eVTOL航空器制造商可将求解器集成到仿真软件中，在不同场景工况下分析飞行器周围的空气流场分布，评估机翼、螺旋桨等部件的设计更改对飞行性能和噪声排放的影响。
将"OVERFLOW"求解器等工具集成到飞行器设计工作中，在设计初期就将降噪和气动效率列为重点，标志着eVTOL航空器等低空飞行器开发范式的转变。这不仅聚焦技术的先进性，还考虑了对民众造成的环境影响，使NASA进一步巩固其对下一代空中交通的推动作用，实现城市低空飞行的安全和高效。
目前，有数家eVTOL航空器制造商和航空航天企业在使用该求解器辅助开展飞行器空气动力学性能和噪声分析。
低成本、低噪声是无人机、eVTOL等新型飞行器相比于传统飞行器的重要优点，但气动噪声仍是其当前推广应用的阻碍。NASA研究发现，eVTOL航空器噪声的接受度远低于同等水平的车辆噪声，在城市空域运行时，会对公众生活造成巨大影响。由于低空运行规则尚未制定，噪声强制性约束条件和测试能力的缺位会严重降低公众的接受度。
对此，NASA于2021年9月使用Joby的S4原型机开展为期两周的整机飞行噪声测试。试验场在约2300英尺×1000英尺（701米×304米）的地面区域中，分别平行和垂直于飞行路径布置了58通道分布式麦克风阵列，采集31种飞行阶段下100多个点位的噪声。测试结果显示：S4原型机以时速185千米、高度500米的状态巡航飞行时，地面噪声为45.2dBA；S4原型机在进近阶段、飞行高度为44米时，距离飞行轨迹100米处的噪声低于65dBA（真空吸尘器噪声水平约75dBA），远低于传统直升机的噪声。
此次，NASA发布新版OVERFLOW将在仿真计算方面进一步推动低空飞行器的气动噪声分析能力。