DE3626192A1 - Gegenlaeufiger flugzeugpropellersatz - Google Patents
Gegenlaeufiger flugzeugpropellersatzInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Verringerung von hörbarem
Geräusch, das durch Flugzeugpropeller erzeugt wird.
Jedes Propellerblatt eines umlaufenden Flugzeugpropellers
erzeugt eine Druckwelle, die als Schall oder Geräusch empfunden
wird. Die Frequenz des Geräusches ist gleich der
Zahl der Blätter, die in jeder Sekunde an einem Beobachter
vorbeigehen, oder N × S, wobei N die Zahl der Blätter und
S die Drehgeschwindigkeit ist.
In dem Fall von gegenläufigen Propellern, die sich um eine
gemeinsame Achse drehen, wie beispielsweise die Propeller
1 A und 1 F in Fig. 1A, ist eine zusätzliche Geräuschquelle
vorhanden. Das zusätzliche Geräusch wird durch Blatt/Blatt-
Wechselwirkungen zwischen dem vorderen Propeller 1 F und dem
hinteren Propeller 1 A verursacht. Wenn ein hinteres Propellerblatt
durch die Wirbelschleppe eines vorderen Propellerblattes
hindurchgeht, wird ein Geräuschimpuls erzeugt. Es
ist erwünscht, dieses zusätzliche Geräusch zu vermindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue und verbesserte Art
der Geräuschverminderung bei gegenläufigen Flugzeugpropellersätzen
zu schaffen.
In einer Ausführungsform der Erfindung erzeugt ein gegenläufiges
Paar Flugzeugpropeller Geräusch in Form einer
frequenzmodulierten Trägerwelle. Die Frequenzmodulation gestattet
einem Konstrukteur, das Energiespektrum des Geräusches
zu manipulieren, um beispielsweise viel von der Schallenergie
in unhörbare Frequenzbereiche zu legen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es
zeigen
Fig. 1 ein Schema eines achtblättrigen/einblättrigen
Paares von Propellern,
Fig. 1A ein gegenläufiges Propellerpaar an einem
Flugzeug,
Fig. 2 die Drehung der Blattkreuzungspunkte, wenn
sich beide Propeller in Fig. 1 drehen,
Fig. 3 ein Schema eines Beobachters in der Ebene
einer sich drehenden, pulsierenden Geräuschquelle,
Fig. 4A-C die Frequenzmodulation, die durch die Drehung
der pulsierenden Geräuschquelle nach
Fig. 3 hervorgerufen wird,
Fig. 5 im einzelnen die Modifizierung der Sinuswelle
in Fig. 2 durch die Drehung der Geräuschquelle
in Fig. 3,
Fig. 6 und 7 schematische Ansichten von zwei gegenläufigen
Flugzeugpropellerpaaren,
Fig. 8 ein Diagramm der Modulationsfrequenz bei gegenläufigen
Propellerpaaren als Funktion der
Blattzahlen,
Fig. 9 ein gegenläufiges Flugzeugpropellerpaar, und
Fig. 10 und 11 Geräuschspektren.
Der Erfinder beschreibt im folgenden eine von ihm entwickelte
Modelltechnik, die das Geräusch annähert, das durch die
Wirbelschleppenwechselwirkungen von Propellerblättern in einem
gegenläufigen Propellersatz erzeugt wird. Diese Technik
bildet eine Basis für die Propellerkonstruktion.
Zuerst wird ein einfaches gegenläufiges Modell eines vorderen
Propellers, der acht Blätter hat, und eines hinteren Propellers,
der ein einziges Blatt hat, erläutert. Danach wird
ein Modell betrachtet, bei dem die Propeller Blattzahlen haben,
die sich um eins unterscheiden (z. B. acht und neun), dann
wird der Fall analysiert, in welchem die Blattzahlen sich um
zwei unterscheiden (z. B. neun und elf), woran sich eine Diskussion
von anderen Blattzahlen anschließt.
Der hier verwendete Begriff gegenläufig bezieht sich auf die
entgegengesetzten Drehrichtungen von zwei Flugzeugpropellern,
die eine gemeinsame Achse haben, wie beispielsweise die Propeller
1 A und 1 F auf der Achse 1 in den Fig. 1A und 9.
Für das erste Modell zeigt Fig. 1 schematisch die beiden Propeller.
Der einblättrige hintere Propeller ist durch einen
Block 2 A dargestellt, und der vordere Propeller ist durch
acht Kreise 2 F 1-8 gezeigt, die acht Blätter darstellen, wobei
der Kreis 2 F 7 durch Schwarzfärbung vervorgehoben ist.
Die Propeller drehen sich in entgegengesetzten Richtungen,
was durch Pfeile 4 und 6 gezeigt ist.
Hinsichtlich des Geräusches ist festzustellen, daß, wenn der
hintere Propeller 2 A stationär ist und sich nur die vorderen
Blätter 2 F drehen, ein Geräuschimpuls (dargestellt durch Wellen
8 in Fig. 2A) innerhalb des gestrichelten Kreises 11 jedesmal
dann erzeugt wird, wenn ein sich bewegendes vorderes
Blatt 2 F das einzelne stationäre hintere Blatt 2 A passiert,
nämlich mit der Frequenz von N f S f -mal pro Sekunde. N f ist die
Zahl der Blätter des vorderen Propellers (acht in diesem Fall),
und S f ist die Drehgeschwindigkeit des vorderen Propellers in
Umdrehungen pro Sekunde. In diesem Beispiel werden bei einer
Geschwindigkeit von 10 Umdrehungen pro Sekunde 80 Geräuschimpulse
in dem gestrichelten Kreis 11 jede Sekunde erzeugt.
Von den Geräuschimpulsen wird angenommen, daß sie einen sinusförmigen
Grundton plus höhere Harmonische haben. Das heißt,
die Druckverteilung als Funktion der Strecke wird als eine
Sinusschwingung plus höheren Harmonischen als geeignet für die tatsächliche
physikalische Form des Geräuschimpulses angenommen.
Sinuswellenverhalten wird im überwiegenden Teil dieser Beschreibung
angenommen, obgleich die angegebenen Prinzipien sowohl
für die höheren Harmonischen als auch für den sinusförmigen
Grundton gelten. Eine Sinuswelle 14 ist in dem oberen
linken Teil in Fig. 2 gezeigt. Koordinaten des Druckes und
der Strecke sind in Fig. 2 einander überlagert. Die Sinuswelle
bewegt sich in der Richtung eines Pfeils 16 von dem gestrichelten
Kreis 11 mit der Schallgeschwindigkeit in dem umgebenden
Medium, nämlich Luft, weg.
Der Erfinder nimmt an, daß diese Annahme einer Sinuswelle für
Erläuterungszwecke vernünftig ist. Die Verwendung einer Sinuswelle
dient jedoch lediglich für Erläuterungszwecke, und
in jedem praktischen Fall sollten höhere Harmonische berücksichtigt
und nach den Prinzipien der Erfindung behandelt werden.
Für die Erläuterung ist der einzelne Sinuston relevant,
weil jede beliebige Druckverteilung als eine Fourier-Reihe
von Sinusschwingungen ausgedrückt werden kann.
Es ist gezeigt worden, daß die Frequenz N f S f ist, wenn sich
der vordere Propeller 2 F allein dreht. Der Erfinder erläutert
nun die Frequenz, wenn sich beide Propeller drehen. Die
Fig. 2A bis 2I zeigen die Propeller in Fig. 1 in Richtung des
Pfeils 2. Die Fig. 2A-2I veranschaulichen eine Folge von Blattkreuzungen.
Wie zuvor beträgt die Geschwindkeit des vorderen
Propellers 10 U/s, und die Geschwindigkeit des hinteren Propellers
wird nun als damit identisch angenommen. Die Zeit,
die zwischen den Situationen von Fig. 2A und Fig. 2B verstreicht,
beträgt daher 1/160 s, das gleiche gilt für die
Zeit, die zwischen die Situationen von Fig. 2B und Fig. 2C
verstreicht, usw. für alle Darstellungen in Fig. 2. Die Gesamtzeit,
die zwischen den Situationen der Fig. 2A und 2I verstreicht,
beträgt 8/160 s.
Der Ort der Blattkreuzung dreht sich nun, was durch die Bewegung
des gestrichelten Kreises 11 um den Mittelpunkt 20 dargestellt
ist. Die Frequenz der Blattkreuzungen (d. h. der Geräuschimpulse)
ist
wobei F c als Trägerfrequenz bezeichnet wird (was weiter unten
noch ausführlicher beschrieben ist), S a die Geschwindigkeit
des hinteren Propellers ist (10 U/s), N a die Zahl der
Blätter an dem hinteren Propeller 2 A ist (eins), und die anderen
Variablen wie oben definiert sind. In diesem Beispiel
gilt F c = 160 Impulse/s (d. h. 160 = 8 × 1 [10+10]). Für jede
Umdrehung der beiden Blätter, wovon die Hälfte durch die
Folge der Fig. 2A-I gezeigt ist, gibt es insgesamt 16 Blattkreuzungen.
Die Folge tritt zehnmal jede Sekunde auf, so daß
160 Impulse pro Sekunde erzeugt werden.
Der Erfinder weist darauf hin, daß die Situation der nach
Fig. 3 gleicht. Dort dreht sich eine Geräuschquelle 23 (ähnlich
dem gestrichelten Kreis 11 in den Fig. 2A-I) um einen
Mittelpunkt 25, was durch einen Pfeil 28 angedeutet ist. Die
Geräuschquelle 23 erzeugt einen Geräuschimpuls mit der oben
beschriebenen Frequenz, die in diesem Beispiel 160 Impulse
pro Sekunde oder 16 Impulse pro Umdrehung beträgt. Die Impulse
sind durch Kreise 30 A-P gezeigt. Der Kreis 30 A ist größer
als der Kreis 30 P, was anzeigt, daß zu der Zeit, zu der
der Impuls 30 P erzeugt wird, der Impuls 30 A expandiert hat.
Ein Beobachter 33 ist in der Drehebene angeordnet. Diese Erläuterung
beschränkt sich nun auf die Drehebene, weil dort
die Geräuschemissionsintensität am größten ist und das Geräusch
vor und hinter der Drehebene schnell abnimmt. Die angegebenen
Prinzipien gelten in geringerem Ausmaß, wenn der
Hörer sich aus der Drehebene herausbewegt, aber die Notwendigkeit
der Geräuschverminderung nimmt in einem solchen Fall
auch ab. Im Weitbereich wird die Strecke 35 als die Summe der
Strecken 38 und R angenähert. Wenn der Radius R beispielsweise
1,83 m (6 Fuß) und die Strecke 38 beispielsweise 302,97 m
(994 Fuß) beträgt, dann beträgt die Strecke 35 nach dem
Satz von Pythagoras 304,81 m (1000,018 Fuß). Der Fehler, nämlich
0,0055 m (0,018 Fuß), stellt einen Fehler von 0,0018%
dar, der durch die Näherung verursacht wird, was als vernachlässigbar
angesehen werden kann. Die Strecke 35 wird daher
gleich der Summe der Strecken 38 und R angenommen.
Der Erfinder weist darauf hin, daß diese Annahme die Auswirkung
hat, daß die Links- und Rechtsbewegung (die Bewegung in
der Richtung der Pfeile 40 und 43) der Geräuschquelle 23 beseitigt
wird, soweit es den Beobachter 33 betrifft. Der Beobachter
empfindet nun die Geräuschquelle 23 so, als bewege
sie sich längs der Linie 38 zu ihm hin und von ihm weg, wie
es die Pfeile 46 und 49 zeigen, und zwar mit einer Geschwindigkeit,
die sich sinusförmig ändert. Diese Bewegung der Geräuschquelle
23 erzeugt eine Impulsfolge 52 mit sinusförmig
verteilten Abständen, die in Fig. 4C gezeigt ist und nun näher
erläutert wird.
Vier vereinfachende Annahmen werden nun getroffen. Erstens,
die Geräuschquelle 23 dreht sich mit einer Umdrehung pro Sekunde.
Zweitens, die Frequenz des Pulsierens beträgt 16 Impulse/s.
Drittens, die Schallgeschwindigkeit beträgt 335,28 m/s
(1100 Fuß/s). Viertens, der Radius R beträgt 3,05 m (10 Fuß).
Unter diesen Annahmen zeigen die Fig. 4A-B einen Schnappschuß
der Wellenfronten (d. h. der Kreise 30 A-P in Fig. 3)
nach einer Umdrehung, d. h. nach einer Sekunde.
Die allererste Wellenfront 30 A (die von dem Punkt 56 A in den
Fig. 3 und 4A zur Zeit t = 0 s ausgeht) bewegte sich 335,28 m
(1100 Fuß) während der verstrichenen Zeit von einer Sekunde.
Die erste Wellenfront 30 A ist durch einen Pfeil 57 A in
Fig. 4C gezeigt. Die zweite Wellenfront 30 B (die von einem
Punkt 56 B in den Fig. 3 und 4A zur Zeit t = 1/16 s ausgeht)
bewegte sich 314,25 m (1031 Fuß) in 15/16 s, d. h. um eine
Strecke von 21,03 m (69 Fuß) weniger als die erste Wellenfront.
Die Geräuschquelle 23 hatte sich jedoch von dem Beobachter
33 in Fig. 3 um eine Strecke 58, die gleich 3,05 sin
2π/16 m (10 sin 2π 16 Fuß) ist, vor der Impulserzeugung
wegbewegt (3,05 m oder 10 Fuß ist der Radius R, und 2π/16
ist der Winkel in Radian, der durch die Geräuschquelle zwischen
dem ersten und dem zweiten Impuls zurückgelegt wird).
Daher ist der Pfeil 57 B, der den zweiten Impuls in Fig. 4C
darstellt, nicht 314,25 m (1031 Fuß) von dem Mittelpunkt 25
entfernt, sondern (314,25-3,05 sin 2π/16) Meter ((1031-10
sin 2π/16) Fuß).
Die Wellenfronten 30 C-30 P für den Rest der Impulse werden auf
ähnliche Weise berechnet, bis zu dem 16. Impuls, der in einem
Punkt 56 P in den Fig. 3 und 4B zur Zeit t = 1,0 s erzeugt
wird. Der Pfeil 57 P, der diese Wellenfront darstellt, hat einen
Abstand von 20,73 + 3,05 sin 2π/16 m (68 + 10 sin 2
π/16 Fuß) von dem Mittelpunkt 25. Die sich drehende Geräuschquelle
erzeugt daher die Folge 52 von gegenseitigen Abstand
aufweisenden Impulsen, die in Fig. 4C dargestellt ist.
Der Erfinder weist darauf hin, daß eine solche Impulsfolge
52 tatsächlich eine phasen- oder frequenzmodulierte Trägerwelle
ist. Es folgt nun eine quantitative Beschreibung dieser
Trägerwelle oder -schwingung.
Zuerst wird eine Beobachtung gemacht. Die Drehgeschwindigkeit
der pulsierenden Geräuschquelle 23 in Fig. 3 (die gleich der
Drehgeschwindigkeit des gestrichelten Kreises 11 in den Fig.
2A-I ist) wird bestimmt durch die und ist gleich der Geschwindigkeit
des einzelnen hinteren Blattes 2 A in Fig. 1. Ein
Grund dafür ist, daß das Vorhandensein des einzelnen Blattes
eine notwendige Bedingung für das Auftreten eines Geräuschimpulses
ist. Diese Drehgeschwindkgkeit wird als Modulationsfrequenz
F m bezeichnet, und zwar aus Gründen, die weiter unten
deutlicher werden. Diese Modulationsfrquenz ist von der
Frequenz der Blattkreuzungen (F c in der obigen Gleichung 1)
zu unterscheiden, die eine Funktion der Blattzahlen sowie der
Propellergeschwindigkeiten ist.
Bezüglich der quantitativen Beschreibunng wird der Erfinder
nun im einzelnen die Modifizierung beschreiben, die die Sinuswelle
14 in Fig. 2 als Ergebnis der Drehung des gestrichelten
Kreises 11 erfährt. Gemäß der Darstellung in Fig. 5 wird
die Sinuswelle 14 in Fig. 2 folgendermaßen stückweise erzeugt.
Es wird angenommen, daß der Teil 61 A der Sinuswelle 14 in Fig.
5 in einem Punkt 64 A durch den Geräuschgenerator 23 erzeugt
wird. Der Teil 61 B wird in dem Punkt 64 B erzeugt, usw.
bis zu dem Teil 61 E, der in dem Punkt 64 E erzeugt wird. Die
Länge der Zeit t o , die diese Teile jeweils benötigen, um
den Radius R des Propellers zu durchqueren, ist gleich R/V s ,
wobei V s die Schallgeschwindigkeit ist. Die aufeinanderfolgenden
Wellenteile 61 A-E müssen unterschiedliche Strecken
68 A-D bis zu dem Beobachter 33 zurücklegen, weshalb die Wellenteile
zu unterschiedlichen Zeiten ankommen. Jeder Wellenteil
hat eine andere Zeitverzögerung. Diese Zeitverzögerungen
t n werden aus folgender Gleichung berechnet
wobei der Winkel ϑ (gezeigt in Fig. 5) gleich der Drehgeschwindigkeit
der pulsierenden Geräuschquelle 23 mal der verstrichenen
Zeit oder gleich F m t ist und wobei t o die Zeit
ist, die der Schall benötigt, um den Radius zu durchqueren,
eine Zeit von R/V s .
Wenn durch die Drehung der Geräuschquelle 23 in Fig. 3 keine
Zeitverzögerung hervorgerufen würde, wie wenn das einzelne
hintere Blatt 2 A stationär wäre, was oben erläutert worden
ist, dann würden die Sinuswellen alle an einem einzigen Ort
in Fig. 5 erzeugt werden, beispielsweise in dem Punkt 64A.
Diese "stationäre" Sinuswelle kann durch folgende Gleichung
beschrieben werden
wobei P der Druck (oder die Schallintensität) und K eine beliebige
Konstante ist. Wenn die Dämpfung aufgrund der Strecke
außer Betracht gelassen wird, was K beeinflußt, wird der Beobachter
33 dieselbe Welle empfinden, die durch dieselbe Gleichung
beschrieben wird und als Sinuswelle 14 gezeigt ist.
Wenn sich jedoch die Geräuschquelle 23 dreht, wird eine
Phasenänderung wie oben beschrieben hervorgerufen, und der
Beobachter empfindet nun eine Welle, die durch folgende
Gleichung beschrieben wird
wobei t n die Phasenänderung und oben definiert ist.
Durch Umformen der Gleichungen ergibt sich
Der Erfinder weist darauf hin, daß die letzte Gleichung (6)
einen Winkelausdruck, 2πF c t, und einen Phasenausdruck,
M × sin F m 2πt, enthält. Weiter, der Phasenausdruck ändert
sich in Abhängigkeit von der Zeit. Diese Gleichung hat
folgende Form
wobei
W c = 2πF c und W m = 2πF m .
Die Gleichung (7) ist eine herkömmliche Gleichung, die beim
phasen- oder frequenzmodulierten Funk benutzt wird. Sie kann
zu folgender Reihe entwickelt werden
In der Reihe bezeichnen die Glieder J n (M) Bessel-Faktoren
der ersten Art und der n-ten Ordnung. Tabelle 1 am Ende dieser
Beschreibung ist eine Zusammenstellung von einigen Bessel-
Faktoren.
Die Bessel-Funktionsentwicklung enthält eine Grundfrequenz
W c , die eine Amplitude J 0(M) und eine Reihe von Seitenbändern
hat. Die Seitenbänder unterscheiden sich in der Frequenz
von der Grundschwingung um Vielfache von W c und haben Amplituden
der Glieder J 1(M), J 2(M), usw. Die Gleichung 8
zeigt, daß die sich drehende, pulsierende Geräuschquelle 23
in Fig. 3 tatsächlich ein Geräuschspektrum erzeugt, das Spektralkomponenten
J n (M) hat.
Als ein Beispiel der Anwendung der Tabelle 1 wird eine Trägerfrequenz
von 1000 Hz angenommen (d. h. W c = 2π × 1000),
eine Modulationsfrequenz von 100 Hz (W m = 2π × 100) und ein
Modulationsindex M von 10. Dann wird anhand von Tabelle 1
aus der Gleichung 8 folgende Gleichung:
Die Amplituden (d. h. die Ausdrücke J n (10) aus Tabelle 1) der
Mittenfrequenz und die Seitenbänder sind in Fig. 10 dargestellt.
Der Leser wird erkennen, wie das Energiespektrum aus
der Trägerfrequenz (1000 Hz) wegen der Frequenzmodulation ausgebreitet
wird. Wenn M weiter ansteigt, nähert man sich der
Situation von Fig. 11: viele Seitenbänder, jedes mit sehr kleiner
Amplitude.
Die Erfindung kann die Bessel-Funktionsentwicklung von Gleichung
8 folgendermaßen ausnützen. Wenn davon ausgegangen
wird, daß die Hälfte der Seitenbänder oberhalb der Trägerfrequenz
und die Hälfte darunter ist, so macht das Verlegen
der Trägerfrequenz auf die oder in die Nähe der oberen
Frequenzgrenze des menschlichen Gehörs die Hälfte der Anzahl
der Seitenbänder unhörbar. Eine komplexere Möglichkeit
besteht darin, die Trägerfrequenz in den Hörbereich zu
legen, aber eine große Modulationsfrequenz W m zu wählen, so
daß die Seitenbänder (d. h. die J n -Glieder) weiten Abstand
haben und daher diejenigen, die oberhalb der Trägerfrequenz
sind, schnell den hörbaren Bereich verlassen, und diejenigen,
die unterhalb der Trägerfrquenz sind, schnell den hörbaren
Bereich über die negative Frequenzroute verlassen. Diejenigen,
die in dem hörbaren Bereich bleiben, sollten kleine Amplituden
haben, d. h. kleine J n -Glieder, so daß die meiste Energie
den vielen Gliedern zugeordnet sein wird, die sich außerhalb
des Hörbereiches befinden. Diese letztere, komplexere
Möglichkeit wird wahrscheinlich erforderlich sein, wenn
das Triebwerk groß ist, weil Entwurfszwänge (z. B. die Propellerdrehzahl
und der Propellerdurchmesser) wahrscheinlich
nicht gestatten werden, daß F c nahe der Frequenzgrenze des
menschlichen Gehörs ist.
Unter einem anderen Gesichtspunkt steuert die Modualtionsfrequenz
F m den Abstand und damit die Ausbreitung der Seitenbänder:
eine große Modulationsfrequenz F m verursacht eine
größere Spannweite (in Hz) zwischen benachbarten Seitenbändern
und gestattet daher, die meiste Energie nach außerhalb
des Hörbereiches zu verlegen (d. h., nur einige, weiten
Abstand aufweisende Seitenbandfrequenzen bleiben in dem Hörbereich).
Der Modulationsindex M steuert die Amplitudenverteilung
der Seitenbänder gemäß der Tabelle 1 und selbstverständlich
gemäß den umfangreicher berechneten Bessel-
Funktionstabellen. Die Modulationsfrequenz F m ist die Drehgeschwindigkeit
der Geräuschquelle 23 in Fig. 3, die gleich
der Drehgeschwindigkeit des gestrichelten Kreises 11 in Fig.
2 ist, wie es oben erläutert worden ist. Der Modulationsindex
M wird durch die Länge der Zeit bestimmt, die der Schall
benötigt, um den Radius des Propellers zurückzulegen, sowie
durch die Trägerfrequenz F c , wie es in Gleichung 5 gezeigt
ist.
Der Erfinder wird nun diese Analyse von dem vereinfachten
achtblättrigen/einblättrigen Modell auf ein Modell ausdehnen,
bei dem sich die Blattzahlen um eins unterscheiden, wie beispielsweise
acht und neun, was in Fig. 6 gezeigt ist. (Die
Durchmesser in Fig. 6 sind zur Vereinfachung der Darstellung
verschieden.) In einem solchen Fall sind die Blattkreuzungen
sequentiell in folgendem Sinn: Blatt 1 A kreuzt 1 F, dann 2 A
kreuzt 2 F, usw. bis 1 A dann 9 F (nicht 1 F) kreuzt. Der Winkelabstand
72 in Radian zwischen benachbarten Blättern an
einem Propeller ist der Gesamtwinkel um den Umfang, 2π,
dividiert durch die Zahl der Blätter oder
wobei N die Zahl der Blätter ist.
Zur Vereinfachung kann das Glied 2π im Zähler der Gleichung
(10) durch das Glied eine Umdrehung ersetzt werden. Daher
kann der Blatt/Blatt-Abstand ausgedrückt werden als
Gemäß der Darstellung in Fig. 6 sind das vordere Blatt 1 F
und das hintere Blatt 1 A dabei sich zu kreuzen, wodurch ein
Geräuschimpuls erzeugt wird. Ein anschließender Impuls wird
durch das Kreuzen der Blätter 2 F und 2 A erzeugt, etwa in der
Position 1:30 Uhr, die durch den gestrichelten Kreis 11 gezeigt
ist. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Blätter
2 A und 2 F einander nähern, ist die Summe ihrer Einzelgeschwindigkeiten,
S f + S a . Die Strecke 74, die sie zurücklegen
müssen, bevor sie sich kreuzen, ist die Differenz
zwischen ihren Winkelabständen, 1/N a -1/N f . Die Zeit t,
die die Blätter benötigen, um diese Strecke zurückzulegen,
ist die Strecke 74 dividiert durch die Geschwindigkeit oder
Die besonderen Einheiten Sekunden/Blatt, die sich ergeben,
bedeuten wirklich Sekunden-pro-Blatt-Kreuzung. Das Zeitintervall
zwischen aufeinanderfollenden Kreuzungen ist T, wie
es in Gleichung 12 definiert ist. Die Frequenz der Kreuzungen
ist der Kehrwert von T:
Das ist die Trägerfrequenz, die bei der oben erläuterten
Bessel-Entwicklung verwenbar ist.
Die Modulationsfrequenz der achtblättrigen/neunblättrigen
Propeller wird nun betrachtet. Wie oben bei dem achtblättrigen/
einblättrigen Modell erläutert war F m die Drehgeschwindigkeit
des gestrichelten Kreises 11 in Fig. 2. Hier wird
F m des analogen gestrichelten Kreises 11 in Fig. 6 folgendermaßen
berechnet. In dem Fall von gleichen Propellergeschwindigkeiten
wird der Kreuzungspunkt 76 in der Mitte zwischen
den Blättern 2 A und 2 F liegen. Die Strecke, die der
gestrichelte Kreis 11 zwischen den Kreuzungspunkten 75 und
76 zurücklegt, wird daher die Strecke 79 (=1/N a ) plus die
Strecke 77 (=1/N f ) dividiert durch 2 oder 1/2 (1/N a + 1/N f -)
sein. Die Länge der Zeit, die der gestrichelte Kreis 11 benötigt,
um diese Strecke zurückzulegen, ist T Sekunden, wie
oben in Gleichung 12 berechnet. Daher hat der gestrichelte
Kreis (d. h. die Modulationserscheinung) eine Drehgeschwindigkeit
(d. h. Strecke/Zeit) von
Da gilt S f = S a , ergibt Multiplizieren mit
Die Tatsache, daß der Nenner der Gleichung 15 negativ sein
kann, wenn N f kleiner als N a ist, ist unbedeutsam, weil die
Negativität einfach aus der Bezeichnung des Propellers mit
der größeren Anzahl von Blättern als N a resultiert. Die Bedeutung
von F m in Gleichung 15 wird deutlich, wenn ein Vergleich
mit einem weiteren F m angestellt wird, das unmittelbar
unten gewonnen wird.
Der Erfinder betrachtet nun den Fall, in welchem die Blattzahlen
sich um 2 unterscheiden, also beispielsweise N f = 5
und N a = 7. Ein solcher Propellersatz ist schematisch in Fig. 7
gezeigt. Der Erfinder weist darauf hin, daß für die Anwendung
der hier vorgenommenen Analyse eine zusätzliche Bedingung
erfüllt sein muß, nämlich daß die Blattzahlen keine gemeinsamen
Faktoren enthalten. Der Begriff "keine gemeinsamen
Faktoren" bedeutet, daß es keine ganze Zahl gibt, die geradzahlig
in beide Blattzahlen unterteilbar ist. Beispielsweise
unterscheiden sich N a = 8 und N f = 10 um zwei. Sie haben
jedoch den gemeinsamen Faktor 2. Der gemeinsame Faktor 2
bewirkt in diesem Beisiel, daß die Blattsätze als zwei sequentielle
Sätze von Blättern mit N a = 4 und N f = 5 arbeiten.
In einem solchen Beispiel würde eine Analyse ähnlich der für
Fig. 6 gegebenen für jeden Satz gelten.
In dem Fall einer Blattdifferenz von zwei und ohne gemeinsame
Faktoren erfolgt eine Blattkreuzung (Blätter 1 A und 1 F) innerhalb
des gestrichelten Kreises 11 A in Fig. 7. Die nächste
Kreuzung erfolgt in dem gestrichelten Kreis 11 B in der Mitte
zwischen den Blättern 3 A und 4 F bei gleichen Propellergeschwindigkeiten.
Die Kreuzungen sind nicht sequentiell wie
in Fig. 6. Die Strecke 89 beträgt 3/N f , und die Strecke 91
beträgt 2/N a . Der Mittenabstand 92 ist gleich der Hälfte ihrer
Summe oder
In dem allgemeinen Fall sind die Zähler (3 und 2 in diesem
Beispiel) tatsächlich (N f -1)/2 bzw. (N a -1)/2. Das ergibt sich
aus der Tatsache, daß jede folgende Blattkreuzung so nahe wie
möglich bei der diametral entgegengesetzte Stelle der vorhergehenden
Kreuzung erfolgt. Daher ist das (N-1)/2-te Blatt beteiligt.
Die Gleichung zum Berechnen von F c ist die gleiche
wie in dem achtblättrigen/einblättrigen Fall, nämlich
Das heißt, F c bezieht sich auf die Gesamtzahl der Wirbelschleppen-
oder Propellerstrahlschnitte pro Sekunde, aber nun
eingestellt auf die andere Anzahl von hinteren Blättern. Weiter
ist die Drehgeschwindigkeit des gestrichelten Kreises bei
der Bewegung von dem Punkt 84 zu dem Punkt 86 die Strecke D
nach Gleichung 16 dividiert durch die verstrichene Zeit, die
der Kehrwert von F c ist. Algebraisch bedeutet das
Wiederum beschränkt sich die obige Erläuterung auf eine
Blattdifferenz von 2.
Der Erfinder hat F m für mehrere Blattkonfigurationen berechnet
(unter Verwendung der obigen Gleichungen für Blattdifferenzen
von 1 und 2 und von anderen Näherungsformeln für andere
Werte der Blattdifferenz), und einige Ergebnisse sind
in Fig. 8 angegeben. Der Erfinder weist daraufhin, daß eine
andere Gleichung für die Konfigurationen der Linie B (Gleichung
15) als für die Linie C (Gleichung 20) benutzt wird.
Außerdem gibt es keine Eintragungen für die Linie A, die
gleiche Blattzahlen darstellt. Ein Grund dafür ist, daß in
einem solchen Fall keine Drehung stattfindet, die der des gestrichelten
Kreises 11 in Fig. 3 entspricht: alle Blattkreuzungen
erfolgen gleichzeitig. Es gibt keine äquivalente rotierende
Geräuschquelle 23.
Gemäß der Darstellung in Fig. 8 wird ein relativ hoher Wert
für F m für die folgenden Situationen erzielt:
1) N a =N f ±2, ohne gemeinsame Faktoren
2) N a =7, N f =12
3) N a =8, N f =11 oder 13
4) ein Propeller mit 5 Blättern, der andere mit 7, 8, 11, 12, 13 oder 14
5) ein Propeller mit 6 Blättern, der andere mit 11 oder 13
6) ein Propeller mit 7 Blättern, der andere mit 9, 10, 11, 12, 13 oder 15
7) ein Propeller mit 8 Blättern, der andere mit 11, 13 oder 14
8) ein Propeller mit 9 Blättern, der andere mit 11, 13 oder 14
9) ein Propeller mit 10 Blättern, der andere mit 13 oder 14
10) ein Propeller mit 11 Blättern, der andere mit 13, 14 oder 15
11) ein Propeller mit 13 Blättern, der andere mit 14 oder 15
12) ein Propeller mit 14 Blättern, der andere mit 15.
1) N a =N f ±2, ohne gemeinsame Faktoren
2) N a =7, N f =12
3) N a =8, N f =11 oder 13
4) ein Propeller mit 5 Blättern, der andere mit 7, 8, 11, 12, 13 oder 14
5) ein Propeller mit 6 Blättern, der andere mit 11 oder 13
6) ein Propeller mit 7 Blättern, der andere mit 9, 10, 11, 12, 13 oder 15
7) ein Propeller mit 8 Blättern, der andere mit 11, 13 oder 14
8) ein Propeller mit 9 Blättern, der andere mit 11, 13 oder 14
9) ein Propeller mit 10 Blättern, der andere mit 13 oder 14
10) ein Propeller mit 11 Blättern, der andere mit 13, 14 oder 15
11) ein Propeller mit 13 Blättern, der andere mit 14 oder 15
12) ein Propeller mit 14 Blättern, der andere mit 15.
Diese Blattkombinationen veranschaulichen mehrere Ausführungsformen
der Erfindung. Der große Wert von F m verursacht eine
große Spreizung in den Seitbändern nach Gleichung 8, was bewirkt,
daß die Seitenbänder höherer Ordnung (z. B. das J 2 Seitenband
ist von niedrigerer Ordnung als das J 3 Seitenband)
unhörbar werden.
Mehrere wichtige Aspekte der Erfindung werden nun erläutert.
Erstens, die Modulation der Trägerwelle (die gestattet, das
Geräuschspektrum nach Gleichung 8 zu manipulieren) folgt aus
der Vor- und Zurückbewegung der pulsierenden Geräuschquelle
23 in Fig. 3. Diese Bewegung resultiert aus der Drehung der
pulsierenden Geräuschquelle um den Mittelpunkt 25. Die Erfindung
vergrößert die Modulationsfrequenz F m bis über die für
gleiche Blattzahlen (F m = Null für gleiche Blattzahlen, was
die Linie A in Fig. 8 zeigt), und weitere bis über den Fall
der Blattzahlen, die sich um eins unterscheiden (durch die Linien
B in Fig. 8 gezeigt). Unter einem Gesichtspunkt resultiert
diese Vergrößerung von F m aus einem künstlich hervorgerufenem
räumlichen Überspringen von Kreuzungsorten (die gestrichelten
Kreise 11 sind die Kreuzungsorte), was nun erläutert
wird.
In Fig. 6 erfolgt eine Kreuzung in dem Punkt 75, und die nächste
Kreuzung erfolgt zeitlich in dem Punkt 76. Diese Kreuzungen
sind räumlich benachbart in dem Sinn, daß das Blatt,
das an der ersten Kreuzung beteiligt ist (d. h. das Blatt 1 A
bei der Kreuzung im Punkt 75), dem Blatt an demselben Propeller
benachbart ist, das an der nächsten Kreuzung beteiligt
ist (d. h. das Blatt 2 A und die Kreuzung im Punkt 76 in
diesem Beispiel). Zwischen den Blättern 1 A und 2 A gibt es
kein dazwischen kommendes Blatt. (Ein dazwischen kommendes
Blatt ist beispielsweise das Blatt 2 A, das zwischen den
Blättern 1 A und 3 A liegt. Diese letztgenannten beiden Blätter
sind daher nichtbenachbart.) Die Blattkreuzungen in
Fig. 6, die zeitlich sequentiell sind (z. B. in den Punkten
75 und 76), sind räumlich benachbart.
In Fig. 7 ist die Situation anders. In dieser Figur erfolgt
eine Kreuzung in dem Punkt 84, wogegen die nächste Kreuzung
in dem Punkt 86 erfolgt. Diese beiden Kreuzungspunkte sind
nicht räumlich benachbart: das Blatt 1 A ist an der ersten
Kreuzung beteiligt, wogegen das Blatt 3 A an der nächsten
Kreuzung beteiligt ist, und das Blatt 2 A liegt zwischen ihnen,
was sie nichtbenachbart macht.
Deshalb sind in Fig. 7 die Kreuzungspunkt, die zeitlich sequentiell
sind (z. B. die Punkte 84 und 86), räumlich nichtbenachbart.
Die Kreuzungspunkte sind zumindest aus dem Grund
nichtbenachbart, daß ein weiterer Kreuzungspunkt (nämlich
der Punkt 86 A in dem gestrichelten Kreis 11 C, an dem die
Blätter 2 A und 3 F beteiligt sind) zwischen den Punkten 84
und 86 liegt, jedoch erfolgt seine Kreuzung zeitlich später
als die beiden Kreuzungen in den Punkten 84 und 86.
Als eine Konsequenz dieser Nichtnachbarschaft ist die räumliche
Entfernung zwischen aufeinanderfolgenden Kreuzungen
in Fig. 7 im Vergleich zu Fig. 6 vergrößert. Der Abstand
zwischen den gestrichelten Kreisen 11 A und 11 B in Fig. 7
ist größer, so daß die Strecke, die zwischen aufeinanderfolgenden
Kreuzungen zurückgelegt wird, größer ist und somit
die Drehfrequenz der pulsierenden Geräuschquelle 23 in
Fig. 3 vergrößert. Die vorstehende Beschreibung zeigt nur
eine Möglichkeit des Erläuterns der großen Differenz in
F m , die auftritt, wenn beispielsweise von neun Blättern und
zehn Blättern (F m = 425 in Fig. 8) auf neun Blätter und elf
Blätter (F m = 2225) übergegangen wird. Dieser Sprung in F m
gibt einem Propellerentwerfer eine größere Flexibilität
beim Manipulieren des Geräuschspektrums nach Gleichung 8
durch, wie oben erläutert, Verlegen der meisten Geräuschenergie
nach außerhalb des Hörbereiches.
Die Nichtnachbarschaft von sequentiellen Kreuzungspunkten
kann auf andere Weise betrachtet werden. Wie oben dargelegt
ist die Strecke D zwischen den Kreuzungspunkten 75 und 76
in Fig. 6 die Größe 1/2(1/N a + 1/N f ). Das heißt, D ist der
Mittelwert der Blattabstände. Als mathematische Tatsache muß
D gleich oder kleiner als 1/N a oder 1/N f sein, je nachdem,
wer von beiden letzteren größer ist. Der Leser wird sich erinnern,
daß 1/N der Abstand zwischen den Blättern ist. Daher
ist in Fig. 6 die Strecke zwischen sequentiellen Kreuzungspunkten
(z. B. den Punkten 75 und 76) gleich dem oder kleiner
als der größere Blattabstand (z. B. der Abstand zwischen den
Blättern 1 A und 2 A in diesem Beispiel).
Dagegen ist die Strecke zwischen sequentiellen Kreuzungen
(z. B. den Punkten 84 und 86) in Fig. 7 größer als der Blattabstand
an jedem Propeller. 1/N a und 1/N f sind die Blattabstände,
aber die Strecke zwischen sequentiellen Kreuzungen
ist D, wie oben in Gleichung 16 berechnet. Es ist klar, daß
D in diesem Fall größer als jeder Blattabstand sein muß.
Deshalb zeigt eine andere Betrachtung der Erfindung, daß
der Abstand zwischen sequentiellen Kreuzungen größer ist als
der Blattabstand an jedem Propeller. Dieser Unterschied bewirkt
die Modulationserscheinung (d. h. die gestrichelten
Kreise 11, die die rotierende, pulsierende Geräuschquelle
23 in Fig. 3 darstellen), d. h. die größere Strecke zwischen
den Impulsen in Fig. 7 im Vergleich zu Fig. 6.
Ein zweiter wichtiger Aspekt der Erfindung wird unter Bezugnahme
auf Fig. 9 erläutert. Der Begriff "Radiusverhältnis"
wird zuerst definiert. Das Radiusverhältnis bedeutet das
Verhältnis der Blattwurzel (Radius R r ) zu dem Radius der
Blattspitze (Radius R t ). Selbstverständlich wird das Radiusverhältnis
immer kleiner als eins sein. Bei der obigen Erläuterung
ist angenommen worden, daß der Geräuschimpuls in
einem diskreten Gebiet aufgetreten ist, nämlich in den gestrichelten
Kreisen 11 in den Fig. 2 und 9. Die gestrichelten
Kreise 11 liegen nahe dem Umfang des Propellers. Das
tatsächliche Kreuzungsgeräusch wird jedoch längs der gesamten
Propeller erzeugt, d. h. in dem gesamten Gebiet 102 in
Fig. 9. Bei hohem Radiusverhältnis nähert man sich jedoch
der vereinfachten Situation in Fig. 2: es gibt keine Blattkreuzung
in dem Gebiet 104 in Fig. 9, und daher wird dort
kein für die vorliegenden Beschreibung interessierendes Geräusch
erzeugt. Die Geräuscherzeugung nähert sich hinsichtlich
der Lage dem gestrichelten Kreis 11, wenn das Radiusverhältnis
zunimmt. Die Anmelderin hat gegenläufige Propellersätze
untersucht, die ein Radiusverhältnis von 0,4 hatten,
und glaubt, daß deren Blattkreuzungsimpulse der rotierenden
Geräuschquelle 23 in Fig. 3 gleichen.
Hinsichtlich eines dritten Aspekts der Erfindung ist bei
der vorstehenden Erläuterung nicht beachtet worden, ob die
größere Zahl von Blättern bei dem vorderen Propeller oder
bei dem hinteren Propeller vorhanden sein sollte. Ein kleineres
Blatt erzeugt im allgemeinen eine kleinere Wirbelschleppe.
Wenn ein hinteres Blatt die kleinere Wirbelschleppe
schneidet, entsteht weniger Geräusch. Wenn der vordere
Propeller und der hintere Propeller gleich belastet sind
(d. h. gleichen Schub erzeugen), dann wird die Belastung pro
Blatt bei dem Propeller kleiner sein, der mehr Blätter hat.
Deshalb ist eine größere Zahl von kleineren Blättern an dem
vorderen Propeller erwünscht, weil viele kleine Wirbelschleppenschnitte
(d. h. Geräuschimpulse) wenigen großen
vorzuziehen sind.
Darüber hinaus bewegt sich der an dem hinteren Propeller ankommende
Luftstrom schneller als der an dem vorderen Propeller
ankommende, weil der vordere Propeller den Luftstrom beschleunigt,
der dem hinteren Propeller zugeführt wird. Die
größere Luftgeschwindigkeit verschlechtert die Drosseleigenschaften
des hinteren Propellers. Eine kleinere Anzahl von
Blättern an dem hinteren Propeller verbessert jedoch diese
Eigenschaften. Deshalb ist eine kleinere Zahl von Blättern
an dem hinteren Propeller aus Drosselungsgründen erwünscht.
Das Drosselungsproblem wird besonders bedeutsam bei Hochgeschwindigkeits-
und Überschallbetrieb. Infolgedessen zeigen
Geräusch und Drosselung, daß die größere Zahl von Blättern
sich an dem vorderen Propeller befinden sollte.
Hinsichtlich eines vierten Aspekts der Erfindung ist bei
der vorstehenden Erläuterung nur Geräusch in der Radialebene
von Fig. 3, in der der Beobachter 33 steht, betrachtet
worden. Dieses Geräusch ist wegen ungleicher Blattzahlen
frequenzmoduliert, was oben erläutert worden ist. Es
wird nun ein weiteres Geräusch betrachtet, nämlich das, das
ein Beobachter (nicht dargestellt) empfindet, der auf der
Achse 1 in den Fig. 1A und 9 angeordnet ist. Dieses Geräusch
auf der Achse ist nicht frequenzmoduliert, weil der
Abstand zwischen dem Beobachter und den Kreuzungsorten sich
nicht ändert. Die Erfindung ergibt jedoch eine Vergrößerung
der Frequenz dieses Geräusches auf der Achse, was nun gezeigt
wird.
Sowohl in einem achtblättrigen/achtblättrigen Fall als auch
in einem elfblättrigen/fünfblättrigen Fall wird die Kreuzungsfrequenz
aus Gleichung 1 berechnet. Die tatsächlich empfundene
Frequenz wird jedoch in den beiden Fällen unterschiedlich
sein. In dem achtblättrigen/achtblättrigen Fall beträgt
die empfundene Frequenz ein Achtel der berechneten
Kreuzungsfrequenz, weil die Kreuzungen in gleichzeitigen
Gruppen von acht auftreten. In dem 11/5-Fall ist die
empfundene Frequenz gleich der Kreuzungsfrequenz, weil
die Kreuzungen zeitlich sequentiell erfolgen: keine sind
gleichzeitig. Deshalb ist das Geräusch auf der Achse, das
gemäß der Erfindung erzeugt wird, von beträchtlich höherer
Frequenz als das Geräusch auf der Achse, das durch gleichblättrige,
gegenläufige Paare erzeugt wird. Diese höhere
Frequenz kann vorteilhaft sein, weil, erstens, höhere Frequenzen
mit der Entfernung schneller gedämpft werden, zweitens,
höhere Frequenzen manchmal für Hörer eher tolerierbar
sind als niedrige Frequenzen, und, drittens, manche hohen
Frequenzen manchmal nach gesetzlichen Bestimmungen zulässig
sind, wogegen einige niedrigere Frequenzen es nicht zu sein
brauchen. Deshalb kann die Erfindung ein Geräusch auf der
Achse mit höherer Frequenz zusammen mit einem frequenz- oder
phasenmodulierten Geräusch in der Ebene des Propellers erzeugen,
mit einem Verbundgeräusch, das eine Summe der beiden
in den Gebieten zwischen der Achse und der Radialebene ist.
Der Begriff "Strecke" (oder Abstand oder Entfernung) ist in
der vorstehenden Beschreibung benutzt worden, wie beispielsweise
die Strecken 77 und 79. Ein Maß für die Strecke ist
der Winkelabstand: der Winkel 77 ist geometrisch als das Verhältnis
der Länge des Bogens 77 zu dem Umfang des Kreises definiert,
von welchem der Bogen 77 ein Teil ist. Es gibt daher
keinen bedeutsamen Unterschied im vorliegenden Zusammenhang
zwischen einer Winkelstrecke oder einem Winkelabstand
und der tatsächlichen Bogenlänge. Wenn die Bogenlänge benutzt
werden soll, müssen selbstverständlich die Bögen von
Kreisen vergleichbaren Durchmessers genommen werden: der
Bogen 77 könnte länger sein als der Bogen 79, obgleich der
letztgenannte Bogen einen größeren Winkel darstellt, und
zwar wegen der unterschiedlichen Radien, mit denen diese
Bögen gezeigt sind.
Es ist eine Erfindung beschrieben worden, bei der ein
gegenläufiger Flugzeugpropellersatz so angeordnet ist,
daß die Kreuzungen von vorderen und hinteren Blättern
eine phasen- oder frequenzmodulierte Trägerwelle erzeugen.
Diese Trägerwelle hat ein Schallfrequenzspektrum, das manipuliert
werden kann, indem Variable, wie beispielsweise
die Blattzahlen und die Blattgeschwindigkeiten, verändert
werden, um ein erwünschtes Geräuschspektrum zu erzeugen.
Ein erwünschtes Geräuschspektrum ist dasjenige, das viel
von der Schallfrequenz bei Frequenzen hat, die für den
Menschen unhörbar sind. In vereinfachtem Sinn unterteilt
die Erfindung eine gegebene Menge an Geräuschenergie in
viele Komponenten unterschiedlicher Frequenzen, so daß die
Energie in einem ausgewählten Frequenzbereich (z. B. im
Hörbereich) reduziert wird.
Die obige Beschreibung befaßt sich zwar mit gleichen vorderen
und hinteren Drehgeschwindigkeiten, das ist aber nicht
wesentlich. Ungleiche Geschwindigkeiten können benutzt werden,
ohne die Effektivität der Erfindung nennenswert zu reduzieren.
Ein sich drehender Bezugsrahmen (in welchem die
relativen Drehgeschwindigkeiten gleichgemacht sind) kann benutzt
werden. In diesem Fall addiert oder subtrahiert die
Bezugsgeschwindigkeit einfach ein kleineres Ausmaß von dem
Wert von F m (der im Vergleich zu den Drehgeschwindigkeiten
der physikalischen Hardware sehr groß ist).
Claims (8)
1. Gegenläufiger Flugzeugpropellersatz, gekennzeichnet
durch:
a) einen ersten Propeller (1 A) mit N1 Blättern und
b) einen zweiten Propeller (1 F) mit N2 Blättern, wobei N1 und N2 aus folgender Gruppe von Zahlen ausgewählt sind: 3, 5, 7, 8, 11, 13, 15 und 17, und wobei die Differenz zwischen N1 und N2 gleich 2 ist.
a) einen ersten Propeller (1 A) mit N1 Blättern und
b) einen zweiten Propeller (1 F) mit N2 Blättern, wobei N1 und N2 aus folgender Gruppe von Zahlen ausgewählt sind: 3, 5, 7, 8, 11, 13, 15 und 17, und wobei die Differenz zwischen N1 und N2 gleich 2 ist.
2. Gegenläufiger Flugzeugpropellersatz, gekennzeichnet
durch:
a) einen ersten Propeller (1 A) mit 8 Blättern und
b) einen zweiten Propeller (1 F) mit 11 Blättern.
a) einen ersten Propeller (1 A) mit 8 Blättern und
b) einen zweiten Propeller (1 F) mit 11 Blättern.
3. Gegenläufiger Flugzeugpropellersatz, dadurch gekennzeichnet,
daß die Blattkreuzungen, die zeitlich aufeinanderfolgen,
räumlich nichtbenachbart sind.
4. Gegenläufiges Flugzeugpropellerpaar, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strecke zwischen aufeinanderfolgenden
Blattkreuzungen größer ist als der Blattabstand an jedem
Propeller.
5. Gegenläufiger Flugzeugpropellersatz, bei dem Geräusch
erzeugt wird, wenn ein hinteres Blatt ein vorderes
Blatt kreuzt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
ein Propellerblatt zwischen den Orten sequentieller Kreuzungen
angeordnet ist.
6. Gegenläufiger Flugzeugpropellersatz, bei dem Geräusch
erzeugt wird, wenn ein hinteres Blatt ein vorderes
Blatt kreuzt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die
Kreuzungen um die Achse mit einer Geschwindigkeit drehen,
die größer ist als die Größe
wobei N a und N f die Anzahl der Blätter des hinteren beziehungsweise
vorderen Propellers sind und wobei S a und S f
die Drehgeschwindigkeiten des hinteren beziehungsweise vorderen
Propellers sind.
7. Gegenläufiger Flugzeugpropellersatz, der eine Modulationserscheinung
erzeugt, wenn ein vorderes Propellerblatt
ein hinteres Propellerblatt kreuzt, wobei sich die Modulationserscheinung
um eine Achse dreht, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Modulationserscheinung um die Achse mit einer
Geschwindigkeit dreht, die gleich oder größer ist als die
Größe
wobei N a und N f die Zahlen der Blätter an dem hinteren
beziehungsweise vorderen Propeller sind und wobei S a und
S f die Drehgeschwindigkeiten des hinteren beziehungsweise
vorderen Propellers sind.
8. Gegenläufiger Flugzeugpropellersatz, dadurch gekennzeichnet,
daß er ein Weitbereichsgeräusch erzeugt, das
eine resultierende Komponente hat, die durch folgende
Gleichung beschrieben ist:
P = sin (W c t + M Sin W m t)wobei P den Druck, W c eine Trägerfrequenz, M einen Modulationsindex,
W m eine Modulationsfrequenz und t die Zeit darstellt.
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