首个eVTOL整机舱内噪声测量，结果如何？

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2024年11月，Blue Ridge Research and Consulting（BRRC）和Archer Aviation对Archer的全尺寸多旋翼UAM飞机Midnight的预生产版本进行了声学飞行测试。飞行测试活动收集了各种飞行条件下午夜的社区噪声和机舱噪声测量数据。

加利福尼亚州的声学飞行试验场，显示麦克风阵列上方的飞行路径之一

悬停阵列布置

飞越阵列布局

午夜飞越时，挡风玻璃内的倒置麦克风越过地板

午夜号上部署的内部和外部麦克风和加速计

在（a）中等倾转和（b）高速巡航条件下，倾转和升降器在飞越过程中的叶片通过频率

音调螺旋桨半球和剩余宽带半球用于中间倾转

午夜的声学飞行试验和经验数据分析为未来的飞行试验提供了许多经验教训。以下部分总结了主要经验教训，并为未来的研究提供了建议。

未来测量的经验教训

以下项目总结了从午夜声学飞行测试中吸取的关键经验教训，这些经验教训可能有助于未来全尺寸eVTOL飞机的声学测量。

1.确保声学和轨迹数据之间的精确时间同步。在声学飞行测试中，IRIG-B时间码发生器被部署在飞越阵列、悬停阵列和机载午夜，以在大约1毫秒内同步各种数据流。紧密的时间同步使得时域去多普勒化和Vold-Kalman滤波器等经验分析方法成为可能，这些方法需要同步的飞机轨迹和声学数据。

2.设计轨迹和麦克风阵列，以最大限度地增加飞行次数。对于续航能力受到电池能量限制的eVTOL飞机来说，最大限度地增加麦克风阵列上的飞行次数至关重要。声学飞行测试采用了一个十字形飞越阵列，该阵列具有独特的飞行轨迹，在阵列上的所有四个方向上飞行，以最大限度地提高每次飞行的通过次数。此外，十字形阵列能够同时测量每个飞行通道的横向方向性和上行和下行稳定性。使用快照阵列，可以采用类似的方法来最大限度地增加飞行通道的数量并量化稳定性。

3.在地面和飞机上部署麦克风。同时进行的社区噪声和机舱噪声测量提高了对声学飞行测试期间午夜声学特性的理解。例如，机载测量结果比地面麦克风更清楚地显示了悬停在地面和离地效果之间的差异。当午夜在空中时，机载测量结果也被连续记录下来，这为未来的声学飞行测试揭示了声学上有趣的飞行条件，而这些测试并没有在地面麦克风阵列上进行。例如，20-60节之间的过渡飞行在Midnight上产生了快速变化的噪声和振动，这需要进一步的测量来更好地了解Vertiport附近起飞和进场时的噪声源。

对未来研究的建议

以下项目为未来的研究工作提出了建议，以调查午夜声学飞行试验中未解决的问题。

1.以相同的前飞速度测量不同螺旋桨状态下的飞行通过频率，以隔离声源。Midnight预生产版本的飞行控制器为每个前飞行速度规定了一组螺旋桨状态。未来的测试应在恒定飞行速度下改变螺旋桨转速、倾转角和倾斜角，以进行气动声学模型验证。在单一前进速度下对不同螺旋桨状态进行声学飞行测试将有助于隔离倾转器、升降机和机身产生的声源，并可能有助于识别旋翼-旋翼和旋翼-机身相互作用噪声。此外，此类飞行测试将有助于确定低噪声控制器状态，以优化社区噪声的飞行剖面。

2.测量低速过渡条件，以表征Vertiport附近的动态出发和到达。声学飞行测试侧重于悬停条件和60节及以上的前飞条件。虽然悬停阵列记录了动态的起飞和到达，但这些测量并不是为了在瞬态飞行条件下捕捉到完整的声学方向性。未来的飞行测试应该填补0节和60节之间的空白。螺旋桨承载飞机大部分重量的飞行包线区域对Vertiport附近的社区噪音很重要。这些飞行测试可以研究改变加速度、高度和螺旋桨状态的运行剖面，以确定低噪声剖面。

3.使用机载和地面传感器识别飞行条件下的宽带噪声源。声学飞行测试表明，飞机的宽带噪声有多个来源，包括螺旋桨自噪声、机身噪声，可能还有其他来源。未来的飞行测试应在飞机上部署详细的仪器，以表征可能产生宽带噪声的湍流。理想情况下，机载仪器可能包括机身、机翼和螺旋桨上的表面压力传感器，以表征每个表面上的湍流边界层。此外，在不同前进速度和螺旋桨状态下的飞行通过将有助于建立作为前进速度和推进器尖端速度函数的缩放关系，以识别特定的宽带噪声源。

总结

麦克风阵列在飞越事件中测量了Vertiport附近和途中社区的噪音，而午夜号上的麦克风同时记录了内部和外部的噪音。在飞行测试期间，Midnight总共在地面麦克风阵列上完成了45个规定的飞行条件。

螺旋桨速度和声学测量足够稳定，可以为单个飞行通道开发声学半球。悬停、中等倾转和巡航条件下的声学半球显示，随着螺旋桨承载飞机重量的更大比例，整体声级通常会增加。声指向性在飞机中心线上几乎是对称的。在悬停状态下，由于螺旋桨的几何排列，朝向机头和机尾的方向性大于朝向机翼的方向性。在向前飞行中，峰值方向性略微位于飞机前方。

测量的频谱显示，悬停期间螺旋桨的音调噪声占主导地位，巡航期间螺旋桨和机身的宽带噪声占主导，音调和宽带噪声分量在过渡期间都很重要。这些观察结果适用于社区噪音和机舱噪音。使用Vold-Kalman滤波器的声源分离表明，升降比倾转产生更高的音调声级，但宽带噪声是前飞中整体声级的主要因素。螺旋桨自噪声可能是宽带噪声的主要来源，在高速巡航条件下，机身噪声可能变得更加重要。

Midnight的声学飞行试验是首次对全尺寸多旋翼eVTOL飞机的社区噪声和机舱噪声进行同步研究质量测量。由此产生的飞行测试数据集包括时间同步的声学、气象和飞机数据。本文描述的飞行试验数据集和实证分析对于验证气动声学模型和提高社区对多旋翼eVTOL飞机声源的理解具有重要价值。

原文资料：2026Archer午夜飞机的社区噪声和机舱噪声同步测量，https://wvul7.xetslk.com/s/2ThPl0；

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