本開示は、航空機が飛行している間に、無人航空機(「UAV」)等の航空機によって生成される音を制御すること、削減すること、及び/または変更することを対象とする。例えば、航空機の1つ以上のプロペラは、プロペラによって生成される音を変更するプロペラブレード加工を含む。例えば、プロペラブレード加工は、プロペラブレードが回転するにつれ、プロペラブレードの回りの空気流を乱す、及び/またはプロペラブレードが回転するにつれ、プロペラブレードによって生成される音を吸収してよい。同じ航空機上で異なるプロペラブレード加工を有するプロペラを使用することによって、プロペラは、互いと相殺的に干渉する音を生成し、それによって航空機によって生成される全体的な音を削減または変更してよい。同様に、プロペラブレード加工のいくつかは、音を変更することに加えて、プロペラによって生成される総合的な音を削減する、及び/またはそれ以外の場合変更する。
プロペラブレードは、プロペラブレードの1つ以上の部分に沿ってプロペラブレード加工を含んでよい。例えば、プロペラブレードは、プロペラブレードの前縁部に沿ったプロペラブレード加工しか含まない場合がある。他の実施態様では、プロペラブレード加工は、前縁部に沿ってよい、プロペラブレードの上面領域上にあってよい、プロペラブレードの下面領域上にあってよい、プロペラブレードの後縁部上にあってよい、プロペラブレードの先端にあってよい、またはその任意の組み合わせであってよい。
プロペラブレード加工は、任意のさまざまなサイズ及び/または形状であってよく、さまざまな方法でプロペラブレードから伸長してよい、またはプロペラブレードに適合してよい。例えば、一部のプロペラブレード加工は、プロペラブレードの表面領域に対して垂直な構成要素及び/または水平な構成要素を含む方向でプロペラブレードから伸長してよい。代わりに、またはそれに加えて、プロペラブレード加工の一部は、プロペラブレードの中に伸長してよい。一部の実施態様では、プロペラブレード加工の一部またはすべてが、プロペラ回転中に移動または作動されてよい。例えば、プロペラは、プロペラブレード加工の1つ以上を格納する及び/または伸長する音響制御装置を含んでよい。1つ以上のプロペラブレード加工が移動されるとき、回転するプロペラによって生成される音は変更される。移動されてよい(例えば、格納されてよい、伸長されてよい、シフトされてよい、または回転されてよい)プロペラブレード加工は、本明細書ではアクティブプロペラブレード加工と呼ばれることがある。また、音響制御装置は、本明細書ではプロペラブレード加工調整コントローラと呼ばれることがある。
一部の実施態様では、航空機によってまたは航空機の回りで生成される音を測定する1つ以上のセンサが、航空機の上に配置されてよい。測定音に基づいて、航空機のプロペラブレードのプロペラブレード加工の1つ以上の位置は、航空機によって生成される音と結合されるとき、航空機によって生成される音を変更するアンチサウンド(antiーsound)を生成するために変更されてよい。例えば、航空機のプロセッサは、異なるプロペラブレード加工位置によって生成される異なる音に関する情報を維持してよい。測定音及びプロペラの所望される回転速度に基づいて、プロペラが回転するにつれ、プロペラに、プロペラが所望される回転速度で回転しているときに測定音を消す、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するアンチサウンドを生成させるプロペラブレード加工位置が選択される。
別の例では、一部のプロペラブレード加工は、特定のアンチサウンドを生成するように設計されるよりもむしろ、プロペラブレードが回転されるにつれ、プロペラブレードによって生成される音を抑制してよい、削減してよい、及び/またはそれ以外の場合変更してよい。例えば、プロペラブレードは、格納できる、またはプロペラブレードの後縁部から伸長できるフリンジ(一種のプロペラブレード加工)を含んでよい。フリンジが伸長されると、フリンジは空気流を変更し、プロペラが空気中を通過するにつれ、プロペラブレードによって生成される音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更する。
同様に、プロペラブレード加工を形成するために、及び/またはプロペラブレードの部分を覆うために使用される材料は、空気流を変更する及び/またはプロペラブレードによって生成される音を削減するために選択されてよい。例えば、プロペラブレードは、プロペラブレードが回転するにつれ、プロペラブレードによって生成される音を吸収するまたは変更するためにカーボンファイバプロペラブレードに接着された1つ以上の多孔質材とともに、カーボンファイバから形成されてよい。例えば、1つ以上のオープンセル発泡材料がプロペラブレードの前縁部に固着されてよく、別の多孔質材が後縁部に固着されてよい。一部の実施態様では、プロペラブレードの内部コア、つまり内部は、同様に多孔質材を含んでよい。例えば、プロペラブレードの内部は、プロペラブレードの表面領域間のあらゆる空隙を充填する多孔質材を含んでよい。
さらに他の実施態様では、圧電薄膜変換器またはカーボンナノチューブ変換器等の1つ以上の変換器が、航空機を空中で誘導するために使用されるプロペラブレードの表面の中にまたは表面の上に適用されてよい、または組み込まれてよい。プロペラブレードが回転し、音を生成するにつれ、変換器は定められた周波数で作動されて、プロペラブレードの回転によって生成される音を消す、削減する、またはそれ以外の場合修正する、本明細書ではアンチサウンドとも呼ばれる1つ以上の変換器出力音を生成してよい。アンチサウンドは音と結合し、結合された、つまり正味の影響が、音の全体的な相殺、削減、またはその他の修正となるように干渉を引き起こす。
プロペラブレードは、プロペラブレードの1つ以上の部分に沿って1つ以上の変換器を含んでよい。例えば、プロペラブレードは、プロペラブレードの前縁部に沿った変換器しか含まない場合がある。他の実施態様では、変換器は、前縁部に沿ってよい、プロペラブレードの上面領域上にあってよい、プロペラブレードの下面領域上にあってよい、プロペラブレードの後縁部上にあってよい、プロペラブレードの先端にあってよい、またはその任意の組み合わせであってよい。変換器は、単独で、または本明細書に説明する他のプロペラブレード加工の1つ以上と併せて使用されてよい。
変換器は、任意のさまざまなサイズ及び/または形状であってよく、圧電薄膜スピーカ等の圧電変換器、及び/またはカーボンナノチューブスピーカ等のナノチューブ変換器であってよい。一部の実施態様では、より大きい変換器が、プロペラブレードの一部分に含まれてよく、より小さい変換器がプロペラブレードの第2の部分に含まれてよい。代わりに、またはそれに加えて、第1の種類の変換器(例えば、圧電薄膜スピーカ)はプロペラブレードの第1の部分に含まれてよく、第2の種類の変換器(例えば、カーボンナノチューブスピーカ)はプロペラブレードの第2の部分に含まれてよい。一部の実施態様では、変換器の一部またはすべてが、プロペラ回転中に作動されてよい。例えば、プロペラ、つまり航空機は、変換器のそれぞれを独立してアドレス指定し、各変換器を起動させるまたは動作を停止させることができる音響制御装置を含んでよい。同様に、音響制御装置は異なるパルスまたは周波数で電気を送って、異なる変換器に異なるアンチサウンドを生成させることができる。
一部の実施態様では、航空機によってまたは航空機の回りで生成される音を測定する1つ以上のセンサが、航空機の上に配置されてよい。例えば、マイク等のセンサは、プロペラの回転によって生成される音を測定するためにプロペラのハブに配置されてよい。測定音に基づいて、変換器音出力が決定され、プロペラブレードに配置された1つ以上の変換器によって出力されてよい。「アンチサウンド」は、本明細書で使用されるように、ほぼ反対であるが、これに限らない、及び/または予測音もしくは測定音とほぼ位相がずれている(例えば、予測音の極性に対して逆にされる極性を有する)が、これに限らない振幅及び周波数を有する音を指す。航空機の飛行動作中、変換器及び/またはプロペラブレードの調整は、アンチサウンドを生成するために制御される。アンチサウンドが生成されると、係るアンチサウンドは、プロペラブレードによって生成される音と干渉する。この点で、本明細書に記載する装置、システム、及び方法は、飛行中に航空機によって生成される音を効果的に制御する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するために利用されてよい。
一部の実施態様では、異なる毎分回転数(「RPM」)で及び/または異なるプロペラブレード調整位置でプロペラによって生成される音が測定され、航空機のデータストアに記憶されてよい。動作中、音響制御装置はモータコントローラからRPM情報を受信し、プロペラブレード調整を選択し、プロペラがRPMで生成する予測音または予想音を決定し、そのプロペラ上の変換器(複数可)に、生成される音と干渉するアンチサウンドを生成させる。係る構成では、センサは、プロペラの回転によって生成される音を測定するために必要とされない場合がある。しかしながら、一部の実施態様では、センサは、生成された音及び出力されたアンチサウンドの結合から生じる正味の影響を測定するために含まれる場合もある。測定された正味の影響に基づいて、アンチサウンドは、音とアンチサウンドとの間の干渉を増加させるもしくは減少させるために、及び/またはそれ以外の場合音をさらに変更するためにさらに変更されてよい。
一部の実施態様では、測定音は、他の操作データ及び/もしくは環境データとともに、ならびに/または他の操作データ及び/もしくは環境データとは無関係に記録されてよい。係る情報またはデータは、例えば航空機に直接的に関係していない情報もしくはデータ等の外部の情報もしくはデータ、または例えば航空機自体に関する情報もしくはデータ等の内部の情報もしくはデータを含んでよいが、これに限定されるものではない。例えば、外部の情報またはデータは、環境条件(例えば、温度、圧力、湿度、風速、及び風向)、時刻もしくは曜日、航空機が動作している月もしくは年、所与の環境の中での雲の範囲、日照、表面状態、もしくは表面組織(例えば、表面が濡れているのか、乾いているのか、砂もしくは雪で覆われているのか、または任意の他の組織を有するのか)の測度、月の相、海洋潮、地球の磁場の方向、空気中の汚染度、微粒子数、または所与の環境の中の任意の他の要因を含んでよいが、これに限定されるものではない。内部の情報またはデータは、操作特性(例えば、高度、コース、速度、上昇率もしくは降下率、旋回速度、もしくは加速度等の動的属性、または構造もしくはフレームの寸法、プロペラもしくはモータの数、係るモータの動作速度等の物理属性)または航空機の追跡位置(例えば、緯度及び/または経度)を含んでよいが、これに限定されるものではない。本開示によると、航空機が動作中である物理環境または操作環境に関して取り込まれ、収集され、測定音に関する情報またはデータと相互に関連付けられてよい情報またはデータの量、種類、及び多様性は、理論上無制限である。
飛行中に航空機によって取り込まれる外部の情報もしくはデータ及び/または内部の情報もしくはデータは、航空機の動作もしくは位置、または係る位置での状態を動作中の航空機の特性によって生成される音と関連付けるように機械学習システムを訓練するために使用されてよい。訓練された機械学習システム、または係る訓練された機械学習システムを使用し、開発された音モデルは、次いで航空機が所定の位置で、または所定の一連の条件を仮定して、所与の速力または位置で、または任意の他の特性に従って動作するときに予期され得る音を予測するために使用されてよい。係る音が予測されると、同じ条件または類似する条件に遭遇するときに航空機のプロペラブレードによって作り出されるアンチサウンドを生じさせるプロペラブレード加工の位置及び/または変換器出力音が決定されてよい。
図1は、プロペラ102−1、102−2、102−3、及び102−4の1つ以上でプロペラブレード加工を含む音響制御のために構成された航空機101の図である。プロペラ102−1、102−2、102−3、及び102−4は、プロペラモータによって動力を供給され、推進システムの一部として航空機101の本体104の回りで間隔をおいて配置される。本体104の中に配置されてよい制御システム(図示せず)は、航空機101の他の動作を制御するだけではなく、航空機101を飛行させるためにプロペラモータを制御するためにも利用される。プロペラモータのそれぞれは異なる速度で回転され、それによって異なるプロペラ102による異なる揚力を生じさせてよい。
モータは任意の種類であってよく、航空機101が例えば品物をある場所に配達するために空中を航行できるように航空機101及び航空機101によって係合されたあらゆる品物を空中で推進させるほど十分な揚力を生じさせるほど十分な速度でプロペラ102を回転させるのに十分なサイズであってよい。以下にさらに説明するように、各プロペラ102の外側本体または表面領域は、グラファイト、炭素繊維等の1つ以上の適切な材料から作られてよい。図1の例は4つのモータ及びプロペラを含むが、他の実施態様では、航空機101の推進システムのためにより多くのまたはより少ないモータ及び/またはプロペラが利用されてよい。同様に、一部の実施態様では、モータ及び/またはプロペラは、航空機101上の異なる位置及び/または向きに配置されてよい。また、プロペラ及びプロペラモータに加えて、代替の推進方法が利用されてもよい。例えば、エンジン、ファン、ジェット、ターボジェット、ターボファン、ジェットエンジン等が、航空機を推進するためにプロペラ及びプロペラモータと組み合わせて使用されてよい。
航空機101の本体104またはフレームは、グラファイト、炭素繊維及び/またはアルミニウム等の任意の適切な材料で形成してよい。この例では、航空機101の本体104は、航空機101の本体104に結合され、航空機101の本体104から伸長する4つのモータアーム108−1、108−2、108−3、及び108−4を含む。プロペラ102及び対応するプロペラモータは、各モータアーム108の端部に配置される。一部の実施態様では、モータアーム108のすべてはほぼ同じ長さであってよいが、一方、他の実施態様では、モータアームの一部またはすべてが異なる長さであってよい。同様に、2セットのモータアーム間の間隔はほぼ同じまたは異なってよい。
一部の実施態様では、航空機での音を測定するように構成された1つ以上のセンサ106が航空機101に含まれる。センサ106は、航空機101の任意の位置にあってよい。例えば、センサ106は、異なるセンサが異なるプロペラ102でまたは異なるプロペラ102の近くで生成される異なる音を測定できるように、各モータアーム108にならびにプロペラ102及び/またはプロペラモータに隣接して配置されてよい。別の例では、1つ以上のセンサが航空機101の本体104に配置されてよい。センサ106は、音及び/または音波を測定できる任意の種類のセンサであってよい。例えば、センサは、マイク、変換器、圧電センサ、電磁ピックアップ、加速度計、電気光学センサ、慣性センサ等であってよい。
以下にさらに詳細に説明するように、プロペラ102の1つ以上はプロペラブレード加工を含んでよい。一部の実施態様では、プロペラブレード加工の一部またはすべては、航空機の動作中に調整可能であってよい(つまり、アクティブプロペラブレード加工)。プロペラブレード加工の位置は変化するので、プロペラが回転するにつれ、プロペラによって異なる音が生成される。他の実施態様では、プロペラブレード加工はプロペラブレードの一部分であってよい。係る実施態様では、プロペラブレード及び含まれるプロペラブレード加工の全体的な形状は、プロペラがプロペラ回転時に特定の音を生成するように設計されてよい。係る構成では、航空機の異なるプロペラは異なる音を生成するように設計されてよい。異なるプロペラによって生成される異なる音は、それらが他のプロペラ及び/または航空機によって生成される他の音との相殺的干渉または建設的な干渉を生じさせるように選択されてよく、これにより音が結合するとき、正味の影響は、無音、削減された音、及び/またはそれ以外の場合変更された音となる。
一部の実施態様では、プロペラブレードの一部またはすべてはプロペラブレード加工を含んでよい。同様に、プロペラブレード加工の一部またはすべてはプロペラに固着されてよい。代わりに、プロペラブレード加工の一部またはすべては、航空機の動作中及びプロペラブレードの回転中に可動であってよい、またはそれ以外の場合調整されてよい。
一部の実施態様では、各プロペラ102でまたは各プロペラ102の近くで音を測定し、各それぞれのプロペラ102のプロペラブレード加工の位置を変更してアンチサウンドを生成することにより、各プロペラでの測定音及びアンチサウンドは独立している。したがって、各センサ及びプロペラは航空機上の他のセンサ及びプロペラとは関係なく動作してよく、それぞれが動作のために独自の処理及び/またはメモリを含んでよい。代わりに、航空機の本体104に配置された1つ以上のセンサ106は生成された音を測定してよく、音響制御装置は異なるプロペラブレード加工の位置を変更させ、それによって異なるアンチサウンドを生成する命令を異なるプロペラに送信してよい。
本明細書に説明する航空機の実施態様は、飛行を行い、維持するためにプロペラを利用するが、他の実施態様では、航空機は他の方法で構成されてもよい。例えば、航空機はプロペラと固定翼の両方の組み合わせであってよい。係る構成では、航空機は、離陸、着陸、及びアンチサウンドの生成を可能にするために1つ以上のプロペラを利用してよく、ならびに航空機が飛行中に飛行を持続するために固定翼構造または翼とプロペラの組み合わせ構造を利用してよい。一部の実施態様では、推進機構(例えば、プロペラ及びモータ)の1つ以上が、それが垂直向きと水平向きとの間で回転できるように可変軸を有してよい。
図2Aは、実施態様による、プロペラブレードの前縁部に沿ってプロペラブレード加工202を含むプロペラブレード200の上から見下ろす図を示す。プロペラブレードは、ハブ201、先端203、前縁部205、後縁部207、及びハブ201と先端203と前縁部205と後縁部207との間に延在する表面領域209を含む。本明細書中で用いるように、用語「ハブ」(例えば、201)は、先端(例えば、203)の反対側のブレード(例えば、200)の部分を指し、ブレードはモータまたは他の推進装置(図示せず)に取り付けられている。用語ハブは、円形またはそうではない任意の特定の取り付け構造に限定されないものとする。表面領域は、図2Aで示す例で見える上面領域つまり頂面領域、及び上面領域の反対側である下面領域つまり底面領域を含む。
本実施態様では、プロペラブレード加工202は前縁部205に沿って延在し、プロペラブレード200の表面領域209に対して水平な構成要素及び/または垂直な構成要素を含む方向で調整されてよい。例えば、プロペラブレードは、調整アームと呼ばれることもあるアクチュエータ210を含む音響制御装置211を含んでよい。音響制御装置211の構成要素は、プロペラブレード200の中に組み込まれ、アクチュエータ210がプロペラブレード加工の1つ以上と接触し、プロペラブレード加工202を移動させるまたは再配置するように構成されるように配置されてよい。例えば、音響制御装置211は、アクチュエータ210を移動させる、サーボモータ等の駆動機構204を含んでよい。拡大図に示すように、アクチュエータは、アクチュエータが駆動機構によって移動されるにつれ移動する1つ以上の突出部210−1を含んでよい。突出部210−1は移動するにつれ、突出部はプロペラブレード加工202の1つ以上の隆起部202−1と接触し、それによってプロペラブレード加工202を第1の位置から第2の位置に移動させる。各プロペラブレード加工が位置を移動するので、空気流が乱されるため、プロペラが回転するにつれプロペラによって生成される音が変更される。
一部の実施態様では、アクチュエータ210の移動は、プロペラの回転速度に基づいてよい。例えば、駆動機構は、プロペラブレード200の回転によって生じる遠心力の増加に伴い移動する釣り合い錘であってよい。釣り合い錘が移動するにつれ、釣り合い錘はアクチュエータ210を移動させ、それによって1つ以上のプロペラブレード加工の位置を変更する。他の実施態様では、音響制御装置211は、1つ以上の電源206によって電力を供給されてよく、駆動機構204は音響制御装置211から受信される命令に基づいてアクチュエータの位置を調整してよい。例えば、音響制御装置211は、プロセッサ、ならびに異なるプロペラブレード加工の位置及びプロペラ回転時に生成される結果として生じる音の表を含むメモリを含んでよい。音響制御装置211は、アンテナ等の無線通信構成要素208を通して情報及び/または命令を受信し、プロペラブレードのプロペラブレード加工のそれぞれの位置を決定してよい。例えば、音響制御装置211は、位置情報、環境情報、及び/または操作情報を受信し、その情報に基づいて予期される予測音を決定してよい。予測音の場合、回転時にプロペラにアンチサウンドを生成させるプロペラブレード加工の位置が決定される。別の例では、例えば音の多様な周波数成分の相対振幅及び/または絶対振幅を変更することによって、音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するプロペラブレード加工の位置が選択されてよい。
他の実施態様では、音響制御装置211は、追加の情報またはより少ない情報を受信し、プロペラブレードのプロペラブレード加工の位置を決定してよい。一部の実施態様では、音響制御装置211はプロペラブレード加工の位置ごとに命令を受信してよい。さらに別の例では、音響制御装置211は、例えば航空機に配置されるセンサから予測音を受信し、アンチサウンドを決定し、回転時にプロペラにアンチサウンドを生成させる及び/または予測音を抑制するもしくは変更させるプロペラブレード加工の位置を選択する。
示されている例は、プロペラブレード200の単一の駆動機構及びアクチュエータを制御する音響制御装置を示しているが、一部の実施態様では、音響制御装置は、複数の駆動機構、音響制御装置、及び複数のプロペラブレードのための対応するプロペラブレード加工に結合され、それらを制御してよい。例えば、航空機のプロペラは、1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、または任意の数及び/または形状のプロペラブレードを含んでよい。プロペラブレードの1つ以上は、駆動機構204、アクチュエータ210、及びプロペラブレード加工を含んでよく、そのすべては音響制御装置によって制御されてよい。同様に、プロペラブレード200の1つ以上は、電源206及び/または動力源を含んでよい。この例では、動力源は、音響制御装置211及び駆動機構204に動力を供給する上で使用するための太陽エネルギーを収集する一連のソーラーパネル212である。同様に、ソーラーパネル212によって収集されるエネルギーは、電池等の1つ以上の電源206に蓄えられてよい。
図2Aに示す例は、駆動機構204及び駆動機構によって移動されてよい調整可能なアームの形をとるアクチュエータ210を含むが、調整可能なプロペラブレード加工の位置を変更するために任意のさまざまな技術が使用され得ることが理解される。例えば、圧電アクチュエータ、サーボモータ、空気圧、ソレノイド等のアクチュエータは、各プロペラブレード加工に配置されるまたは結合され、プロペラブレード加工の位置に関して音響制御装置211から命令を受信するように構成されてよい。例えば、アクチュエータ210がプロペラブレード加工に隣接して配置された圧電アクチュエータである場合、作動時、アクチュエータ210はプロペラブレード加工を、プロペラブレードの表面領域に対して水平な構成要素及び/または垂直な構成要素を含む方向で移動させてよい。
一部の実施態様では、音響制御装置がプロペラブレードの表面領域または外側本体の中に完全にまたは部分的に含まれてよく、プロペラブレードから突出するプロペラブレード加工を除き、外部から目に見えない場合があることが理解される。
プロペラブレード加工202は、任意の材料から形成されてよく、任意のサイズ及び/または任意の形状であってよい。同様に、プロペラブレード加工202はプロペラブレード200上のどこにでも配置されてよく、任意の方向に伸長してよい。例えば、図2Bを参照すると、複数のプロペラブレード202を含むプロペラブレード200の側面図が示されている。分かるように、プロペラブレード加工202は、プロペラブレード200の前縁部に沿ってサイズ、形状、及び位置で変化してよい。例えば、プロペラブレード加工202−7は、実質的に矩形形状であり、プロペラブレードの前縁部の垂直に上方及び下方の方向に突出し、プロペラブレード200の前縁部を超えて外に伸長する。比較すると、プロペラブレード加工202−2は、形状が実質的に三角形であり、プロペラブレード200の上面領域の上方にだけ突出し、プロペラブレード200の下方に伸長しない、またはプロペラブレードの前縁部を越えて突出しない。同様に、プロペラブレード加工202−3は形状が実質的に三角形であるが、プロペラブレード200の下面領域の下方にしか伸長せず、プロペラブレードの前縁部を越えて突出しない。追加の例として、プロペラブレード加工202−4は、プロペラブレードの上面領域の上方に突出するほぼ半円であり、プロペラブレード加工202−5は、プロペラブレード200の上面領域の上方に突出する一様ではない形状である。
さまざまな形状を有することに加えて、異なるプロペラブレード加工は同じ材料または異なる材料から形成されてよい。例えば、プロペラブレード加工202の1つ以上は、多孔質材(例えば、オープンセル発泡材、海綿、コルク、軽石、木材)、金属発泡材、セラミック、鋼、チタン、プラスチック、エアロゾル、ポリマー、吸音布地等から形成されてよい。同様に、プロペラブレード加工物202の1つ以上は固形物であってよい、または空気がプロペラブレード加工の穴及びプロペラブレード加工の外面の回りを通過できるようにする1つ以上の開口部または穴を含んでよい。
理解されるように、プロペラブレードは任意の数、サイズ、形状、及び/または位置のプロペラブレード加工を含んでよい。同様に、プロペラブレード加工の一部またはすべては固定されてよく、プロペラブレード加工の一部またはすべては調整可能であってよい。一部の実施態様では、プロペラブレードのそれぞれの1つ以上の上に複数のプロペラブレード加工を含むプロペラが製作されてよい。製作時、プロペラは、プロペラが回転するにつれプロペラによって生成される異なる音を決定するために試験されてよく、それらの音はプロペラと関連付けられた音声表に記憶されてよい。プロペラブレード加工の一部が調整可能である場合、調整可能なプロペラブレード加工の位置のそれぞれの異なる構成のための異なる音も決定され、それぞれの調整可能なプロペラブレード加工の対応する位置とともに、プロペラと関連付けられた音声表に記憶されてよい。
同様に、以下にさらに説明するように、図2A及び図2Bに関して上述したプロペラブレード加工は、プロペラブレードの前縁部に配置されるが、他の実施態様では、プロペラブレードの前縁部にプロペラブレード加工を配置することに加えてまたはその代わりに、プロペラブレード加工は表面領域、ハブ、先端、後縁部もしくはその任意の組み合わせ上にあってもよい。
図3Aは、実施態様による、複数のプロペラブレード加工302を有するプロペラブレード300の上から見下ろす図である。プロペラブレード300は、図2Aに関して上述した方法に類似した方法で構成されてよい。例えば、プロペラブレード300は、ハブ301、先端303、前縁部305、後縁部307、及び表面領域309を含んでよい。同様に、プロペラブレード300は、駆動機構304及びアクチュエータ310を制御する音響制御装置311を含んでよく、そのすべては電源306及び/またはプロペラブレードの表面領域に配置されたソーラーパネル312によって電力を供給されてよい。同様に、無線通信構成要素308は、音響制御装置311への及び音響制御装置311からの無線通信を可能にするために含まれてよい。
この例では、可撓性材料314はプロペラブレード加工の上に配置され、プロペラブレード加工の調整とともに移動する。可撓性材料は、ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、積層板、布地、ケブラー、炭素繊維等の任意の可撓性材料から製作されてよい。同様に、可撓性材料は多孔性であってよい、及び/または他の消音特性を有してよい。プロペラブレード加工が、表面領域に対して水平な構成要素及び垂直な構成要素を含む方向で移動されるとき、可撓性材料314は移動に応えて拡大または収縮し、それによって可撓性材料、及びしたがってプロペラブレード300の形状を変更する。可撓性材料はプロペラブレード全体を包囲してよい、またはプロペラブレード加工の上だけに形成されてよい。いずれにせよ、プロペラブレード加工の位置が調整されるにつれ、可撓性材料は順応し、それによってプロペラが回転するにつれ、プロペラブレード上の空気流を変更する。変更された空気流は、回転時プロペラによって生成される音を変更する。
図3Bは、実施態様による、可撓性材料314で覆われた複数のプロペラブレード加工302を含むプロペラブレード300の側面図を示す。示すように、プロペラブレード加工302がプロペラブレードの表面領域から突出するので、可撓性材料314はプロペラブレード加工302の回りで伸び、それによって全体的な形状及びプロペラブレードによって生成される結果として生じる音を変更する。
図4Aは、実施態様による、プロペラブレード加工を有するプロペラブレード400の別の上から見下ろす図である。図2Aに関する上記の説明と同様に、プロペラブレードは、ハブ401、先端403、前縁部405、後縁部407、及びハブ401と先端403と前縁部405と後縁部407との間に延在する表面領域409を含む。表面領域は、図4Aで示す例で見える上面領域、及び上面領域の反対側である下面領域を含む。
この実施態様では、プロペラブレード加工は、前縁部405に沿って伸長するセレーション402の形をとる。セレーションは、任意のサイズ、形状、直径、曲率、及び/または材料であってよい。同様に、前縁部に沿ったセレーション402間の間隔は変化してよい。拡大図に示すように、セレーションは1ミリメートル(「mm」)未満離れ、長さ0.5〜2.3mmの間であってよい。他の実施態様では、セレーションの間隔及び/またはサイズは図4Aに示す間隔及びサイズよりも大きい場合もあれば、満たない場合もある。同様に、セレーションの曲率はセレーション間及び/またはプロペラブレード間で変化してよい。
セレーション402は、プロペラブレード400の表面領域409に対して水平な構成要素及び/または垂直な構成要素を含む方向で調整されてよい。例えば、プロペラブレードは、アクチュエータ410を含む音響制御装置411を含んでよい。音響制御装置411の構成要素はプロペラブレード400の中に組み込まれ、アクチュエータ410がプロペラブレード加工の1つ以上に接触し、セレーション402を移動させるまたは再配置させるように構成されるように配置されてよい。例えば、音響制御装置411は、アクチュエータ410を移動させる、サーボモータ、ソレノイド等の駆動機構404を含んでよい。拡大図に示すように、アクチュエータは、アクチュエータが駆動機構によって移動されるにつれ移動する1つ以上の突出部410−1を含んでよい。突出部410−1は移動するにつれ、突出部はセレーション402の1つ以上の隆起部402−1と接触し、それによってセレーション402を第1の位置から第2の位置に移動させる。
各セレーション402が位置を移動するので、セレーション402によって空気流が乱されるため、プロペラブレードが回転するにつれプロペラブレードによって生成される音が変更される。例えば、セレーションは、プロペラブレード400の前縁部405から伸長されるとき、空気流がセレーション間で小さい渦及び/または乱流を生じさせるように空気流を乱してよい。小さい渦及び/または乱流はさまざまな音(例えば、異なる振幅、周波数等)を作り出し、抑制される、及び/またはホワイトノイズに類似する広帯域雑音を出す総合的な音を生じさせる場合がある。ホワイトノイズは、すべての周波数の等しい振幅を含む音を指す。広帯域雑音は、概して、通常回転するプロペラによって生成されるより大きい音の成分を有する他の音よりもより人間に受け入れられやすい。対照的に、セレーション402がプロペラブレード400の前縁部405を越えて伸長しないようにセレーション402がプロペラブレード400の中に格納されるとき、プロペラブレード400が回転するにつれプロペラブレード400上を通る空気はより少ない乱流を生じさせ、全体的な音はブレード通過周波数の高調波でより音を目立たせ、より少ない広帯域特徴を有する。
一部の実施態様では、アクチュエータ410の移動はプロペラの回転速度、1つ以上のセンサによって測定される音に基づいてよい、及び/または航空機の高度に基づいてよい。例えば、駆動機構は、プロペラブレード400の回転によって生じる遠心力の増加に伴い移動する釣り合い錘であってよい。釣り合い錘が移動するにつれ、釣り合い錘はアクチュエータ410を移動させ、それによって1つ以上のセレーション402の位置を変更する。他の実施態様では、音響制御装置411は、1つ以上の電源406によって電力を供給されてよく、駆動機構404は音響制御装置411から受信される命令に基づいてアクチュエータの位置を調整してよい。例えば、音響制御装置411は、プロセッサ、ならびに異なるプロペラブレードセレーション402の位置、及びセレーションがそれらの位置にある状態でプロペラが回転するときに生成される結果として生じる音の表を含むメモリを含んでよい。音響制御装置411は、アンテナ等の無線通信構成要素408を通して情報及び/または命令を受信し、セレーション402のそれぞれの位置を決定してよい。例えば、音響制御装置411は、位置情報、環境情報、及び/または操作情報を受信し、その情報に基づいて予期される予測音を決定してよい。予測音の場合、回転時にプロペラにアンチサウンドを生成させるセレーションの位置が決定される。別の例では、プロペラブレード加工の位置は、例えば音の多様な周波数成分の相対振幅及び/または絶対振幅を変更することによってプロペラの回転によって生成される音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するために選択されてよい。
他の実施態様では、音響制御装置411は、追加の情報またはより少ない情報を受信し、セレーション402の位置を決定してよい。一部の実施態様では、音響制御装置411は各セレーション位置のための命令、及び/またはセレーションのセットのための命令を受信してよい。図4Bに関して以下にさらに説明するように、セレーションは、各セットが少なくとも1つのセレーションを含むセットにグループ化されてよい。
示されている例は、プロペラブレード400の単一の駆動機構及びアクチュエータを制御する音響制御装置を示しているが、一部の実施態様では、音響制御装置は、複数の駆動機構、音響制御装置、及び複数のプロペラブレードのための対応するセレーションに結合され、それらを制御してよい。例えば、航空機のプロペラは、1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、または任意の数及び/または形状のプロペラブレードを含んでよい。プロペラブレードの1つ以上は、駆動機構404、アクチュエータ410、及びセレーション402、及び/または他の種類のプロペラブレード加工を含んでよい。セレーション402を含む異なるプロペラブレードのプロペラブレード加工のすべては、音響制御装置によって制御されてよい。同様に、プロペラブレード400の1つ以上は、電源406及び/または動力源を含んでよい。この例では、動力源は、音響制御装置411及び駆動機構404に動力を供給する上で使用するための太陽エネルギーを収集する一連のソーラーパネル412である。同様に、ソーラーパネル412によって収集されるエネルギーは、電池等の1つ以上の電源406に蓄えられてよい。
図4Aに示す例は、駆動機構404及び駆動機構によって移動されてよい調整可能なアームの形をとるアクチュエータ410を含むが、セレーション402の位置を変更するために任意のさまざまな技術が使用され得ることが理解される。上述するように、アクチュエータは、プロペラブレード加工(例えば、セレーション)を移動できる任意の種類の装置または構成要素(例えば、圧電アクチュエータ、ソレノイド、空気圧等)であってよい。例えば、図4Bを参照すると、前縁部465に沿ってセレーション452を移動させるアクチュエータ460が複数の圧電アクチュエータの形をとるプロペラブレード450の上から見下ろす図が示されている。係る構成では、音響制御装置461は各アクチュエータを個々に制御し、それによって前縁部に沿ったセレーションの異なるセットをセレーションの他のセットとは関係なく調整させてよい。
拡大図470を参照すると、各セットが別々のアクチュエータ460−1、460−2、及び460−3に固着されたセレーションの3つのセット452−1、452−2、452−3が示されている。示すように、セレーション452は異なるサイズ、形状、長さ、直径であってよい、異なる曲率を有してよい、及び/または異なる材料から形成されてよい。セレーションの各セットは1つ以上のセレーションを含む。例えば、セレーションの第3のセット452−3は、単一のセレーションを含む。比較すると、セレーションの第1のセット452−1は2つのセレーションを含み、セレーションの第2のセット452−2は3つのセレーションを含む。一部の実施態様では、セレーションは、プロペラの回転中に収縮する繊維性材料から形成される。他の実施態様では、セレーションは、例えばセラミック、プラスチック、ゴム、複合材料、金属、炭素繊維、オープンセル発泡材、低いかさ密度の金属発泡材、音響ライナー、吸音布地等から形成されてよい。
拡大図472を参照すると、一部の実施態様では、例えばアクチュエータ460A等のアクチュエータが作動されていないとき、アクチュエータに結合されたセレーション452のセットは、セレーション452がプロペラブレードの前縁部465を越えて伸長しない格納位置にあってよい。音響制御装置がアクチュエータを作動させるための信号を送信し、アクチュエータが、アクチュエータ460Bによって示すように起動するとき、セレーション452は、セレーションの少なくとも一部分がプロペラブレードの前縁部465を越えて伸長する伸長位置に移動される。プロペラブレードが回転するにつれ、セレーションの異なるセットが伸長位置と格納位置との間で移動し、それによってプロペラブレード回転によって生成される音を変更するように、異なるアクチュエータ460は作動されてよい、または動作を停止されてよい。
プロペラブレードの前縁部465に沿ってセレーションを含むことに加えて、セレーションはプロペラの他の部分に含まれてよい。例えば、図4Bは、プロペラの前縁部465から伸長するセレーション、後縁部457から伸長するセレーション、先端453から伸長するセレーション、及び表面領域459から伸長するセレーションを示す。前縁部に沿ったセレーション452と同様に、プロペラの他の部分の上のセレーションは固定されてよい、または2つ以上の位置の間でアクティブに移動されてよい。例えば、プロペラの後縁部457に沿ったセレーション452は、格納位置と伸長位置との間でアクティブに調整されてよい。一部の実施態様では、セレーション452は、上述した例(例えば、機械調整アーム、圧電アクチュエータ、空気圧、及びソレノイド)のいずれかを使用し、移動されてよい。後縁部457に沿ったセレーション452を移動させるアクチュエータ463は、複数のソレノイドの形をとる。係る構成では、音響制御装置461は各アクチュエータ463を個々に制御し、それによって後縁部に沿ったセレーションの異なるセットをセレーションの他のセットとは関係なく調整させてよい。
拡大図474を参照すると、一部の実施態様では、例えばアクチュエータ463A等のアクチュエータが作動されていないとき、アクチュエータに結合されたセレーション452のセットは、セレーション452がプロペラブレードの後縁部457を越えて伸長しない格納位置にあってよい。音響制御装置がアクチュエータを作動させるために信号を送信し、アクチュエータ463Bによって示すように、アクチュエータが起動するとき、セレーション452は、セレーションの少なくとも一部分がプロペラブレードの前縁部465を越えて伸長する伸長位置に移動される。プロペラが回転するにつれ、異なるアクチュエータ463は、セレーションの異なるセットがプロペラブレード450の後縁部に沿って伸長位置と格納位置との間で移動し、それによってプロペラブレードの回転によって生成される音を変更するように、作動されてよいまたは動作を停止されてよい。
セレーション452は、プロペラブレードの回りの空気流に影響を与え、プロペラの回転によって生成される音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更することができる渦、乱流、及び他の流れ特性を誘発する。例えば、セレーションが各セレーションの間に小さい経路を生成し、プロペラブレードが回転するにつれ、空気が小さい経路を通過するために、空気が乱れる場合がある。これらの空気の小さい経路は、より大きい渦及び/または乱流が生成されるのとともに、プロペラブレードが空中を通過するにつれ、より小さい渦及び/または乱流を生成する。より小さい渦及び/または乱流は、より大きい渦よりもより少ない音及び/または異なる音を生成し、より小さい渦及び/または乱流によって生成される音の一部は異なる周波数で相対的に高い振幅を有する。音を混乱させ、より小さい渦及び/または乱流を生成することによって、プロペラブレードから生成される総合的な音は抑制される、削減される、またはそれ以外の場合変更される。例えば、生成される音の周波数は、ホワイトノイズをより表す場合がある。
図5Aは、実施態様による、プロペラブレード加工を有するプロペラブレード500の上から見下ろす図である。この例では、プロペラブレード加工は、プロペラブレード500Aの後縁部507から伸長するフリンジ503、505の形をとる。フリンジは、任意のさまざまな材料から形成されてよく、一部のフリンジは、他のフリンジとは異なる材料から形成されてよい。例えば、フリンジは弾性材、セラミックまたは炭素複合材のような剛体材料、多孔質材、オープンセル発泡体、金属発泡体、布地材料、羽毛、繊維性材料、革、毛皮、合成繊維材料、繊維等から形成されてよい。一部の実施態様では、加工は、例えば空気から音響エネルギーを取り込み、取り込んだ音響エネルギーをプロペラブレードのソリッド構造に伝達して音を抑制する多孔質材の組み合わせ等のハイブリッド材料から形成されてよい。
示すように、フリンジ503、505の長さ、サイズ、及び/または形状は変化してよい。例えば、より長い及び/またはより狭いフリンジ505Aは、プロペラブレード500Aのハブ501に向かって配置されてよく、より大きい及び/またはより幅広いフリンジ505AAは、プロペラブレード500Aの後縁部の中心に向かって配置されてよく、より小さいフリンジ503Aは、プロペラブレード500の先端に向かって配置されてよい。同様に、一部の実施態様では、フリンジの密度または数はプロペラブレード500の全長に沿って変化してよい。拡大図513を参照すると、フリンジはプロペラブレード500の後縁部507から伸長する多数の繊維から形成されてよい。繊維は、拡大図513に示すのと同様に各繊維の端部でほつれてよい、または拡散されてよい。
例えば繊維等のフリンジは、プロペラが回転するにつれ、空中で移動し、プロペラブレード500Aが空中を通過するにつれ、空気の流れを乱す及び/または円滑にする場合がある。空気が乱された及び/または円滑にされた結果、プロペラが回転するにつれ生成される音はより少なくなる及び/または異なる。同様に、フリンジ505の端部から伸長するフリンジ及び/またはほつれは、空中を通って回転するプロペラによって生成される音の一部を吸収し、それによってプロペラブレードによって生成される総合的な音も減少させる。一部の実施態様では、フリンジは、プロペラが回転するにつれフリンジが垂直方向で移動できるように形成されてよいが、フリンジの水平方向は限られる場合がある。例えば、フリンジの繊維は、プロペラブレードの回転とともに垂直方向で収縮し、フリンジがプロペラブレードの回転方向と合わせられる位置に対して水平な方向で収縮するように構成されてよい。
フリンジ505は、プロペラブレードの後縁部を越えて伸長するとき、プロペラが回転するにつれ、追加の抗力を生じさせ、命令された速度でプロペラを回転させるために追加の力を要する。したがって、一部の実施態様では、フリンジ505は、フリンジがプロペラブレードの後縁部507を越えて伸長する伸長位置と、フリンジが少なくとも部分的にプロペラブレードの中に格納される格納位置との間でフリンジを移動できるように調整可能であってよい。同様に、一部の実施態様では、一部のフリンジは、プロペラブレード500の他のフリンジとは関係なく移動されてよい。
一実施態様では、音響制御装置511は、フリンジ503、505の位置を調整するように構成されてよい。例えば、音響制御装置511は、プロペラブレード500の後縁部507に沿って伸長する調整構成要素512の位置を回転させるまたは調整することができる、サーボモータ等の駆動機構を含んでよい。調整構成部品512は、プロペラブレード500にとって内部であってよい。一部の実施態様では、調整構成要素は、どちらかの方向で回転できる1つのシリンダまたは一連のシリンダであってよい。フリンジの内側の端部はシリンダに取り付けられてよく、音響制御装置511は駆動機構を利用してシリンダの1つ以上を回転させて、フリンジ503、505を伸長させるまたは格納してよい。シリンダが第1の方向で回転されるとき、フリンジは、プロペラブレードの中の格納位置の中に巻き上がるまたはシリンダに巻き付く。シリンダが第2の方向に回転されるとき、フリンジ503、505は、シリンダからプロペラブレード500の後端部を越えて伸長位置の中に伸長するまたは解かれる。
図5Aでは、フリンジ503A、505A、505AAのすべては伸長位置にある。伸長位置にあるとき、プロペラブレードによって生成される音はフリンジによって抑制され得るが、プロペラブレードを回転させるために必要とされる動力は、伸長されたフリンジから追加された抗力のために増加する場合がある。比較すると、図5Bを参照すると、プロペラブレードのハブ及びプロペラブレードの中心に向かってより近いフリンジ505B及びフリンジ505BBは、プロペラブレード500Bの中に格納され、フリンジ503Bは伸長位置にとどまる。係る構成では、ブレードの先端から発せられる、先端の渦及び/または乱流によって生成される音は、伸長したフリンジ503Bによって抑制されるが、伸長したフリンジから生じる抗力はフリンジ505B、505BBを格納することによって削減される。
ここで図5Cを参照すると、プロペラブレード500のフリンジ505C、505CC、及び503Cの3つのセットすべては格納位置にある。フリンジ503C、505C、及び505CCのすべてを格納することによって、プロペラブレード500Cに対する抗力はさらに削減され、それによってプロペラを回転させるために必要とされる動力を削減する。しかしながら、プロペラブレード500Cによって生成される音は、フリンジが、プロペラが空中を通過するにつれ生成される音を抑制するために伸長されていないため、より大きくなる場合がある。
図5A、図5B、及び図5Cの構成を比較する上で、プロペラブレード500A、500B、500Cが同じ速度で回転している(及びすべての他の要因が等しい―風、空気圧等)と仮定すると、プロペラブレード500A(図5A)の回転によって生成される総合的な音は、プロペラブレード500B(図5B)の回転によって生成される総合的な音に満たない及び/または総合的な音とは異なる。同様に、プロペラブレード500Bの回転によって生成される音は、プロペラブレード500C(図5C)の回転によって生成される音に満たない及び/または該音とは異なる。しかしながら、プロペラブレード500Aを回転させて所望される揚力及び/または推力を生じさせるために必要とされる動力は、プロペラブレード500Bを回転させて同じ所望される揚力及び/または推力を生じさせるために必要とされる動力よりも高い。同様に、プロペラブレード500Bを回転させて所望される揚力及び/または推力を生じさせるために必要とされる動力は、プロペラブレード500Cを回転させて同じ所望される揚力及び/または推力を生じさせるために必要とされる動力よりも高い。
図5Dは、プロペラブレード580の前縁部595に沿ったセレーション582及びプロペラブレード500Dの後縁部から伸長するフリンジ583、585の両方を含むプロペラブレード580の上から見下ろす図を示す。構成に応じて、プロペラブレード580は、音響制御装置581、電源586、ソーラーパネル593、無線通信構成要素588、駆動機構584、セレーション582を調整する及び/または伸長させるもしくは格納するために使用されてよい調整アーム590、ならびに/またはフリンジ583、585を伸長させるもしくは格納するために使用されてよい音響制御装置592の内の1つ以上を含んでもよい。
記載する実施態様では、航空機は、いつ動力の効率がより高い重要性をもつのか、及びいつ音の削減または変更がより高い重要性を持つのかを判断し、相応してセレーション582及び/またはフリンジ583、585を調整することができる。例えば、航空機が高い高度にある(例えば、2つの位置の間で移動中である)とき、出力効率は、消音または他の変更よりも重要である場合があり、航空機制御システムは、セレーション582及び/またはフリンジ583、585を格納させてよい。比較すると、UAVが定められた高度(例えば、50フィート)以下であるとき、航空機は、消音または他の変更がより重要であると判断し、セレーション582及び/またはフリンジ583、585を伸長させ、それによってプロペラの回転によって生成される音を削減する及び/またはそれ以外の場合変更するが、プロペラを回転させ、必要とされる推力または揚力を生じさせるために必要とされる動力を増加させる場合がある。UAVは、例えば人間の住宅に小包を配達するために人間が居住する領域に進入している場合があるため、音の抑制または変更は、より低い高度ではより高い重要性をもつことがある。
一部の実施態様では、セレーション582、及び/またはフリンジ583、585は、航空機が高度を変更するにつれて調整されてよい。例えば、航空機が降下を開始すると、セレーション582は最初にプロペラの回転によって生成される音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するためにまずは伸長されてよい。航空機が降下し続けると、プロペラブレードの先端に向かうフリンジ583が、発せられる先端の渦、及び/または乱流によって生成される音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するために伸長されてよい。最後に、航空機が降下し続けると、フリンジ585は、プロペラブレードが空中を通過するにつれ生成される音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するために伸長されてよい。セレーション582及びフリンジ583、585を漸次的に伸長させることによって、動力対音変更の比率は、航空機がより低い高度に近づくにつれ調整され、それによって必要に応じて音を変更しながら動力を節約する。同様に、フリンジ583、585、及びセレーション582は、航空機がより高い高度に上昇すると格納され、それによってプロペラを回転させ、所望される揚力または推力を生じさせるために必要とされる動力を削減してよい。
一部の実施態様では、以下に説明するように、プロペラまたは航空機に配置された1つ以上のセンサが、航空機でまたは航空機の回りで生成される音を測定してよく、セレーション582及び/またはフリンジ583、585は測定音に基づいて伸長されてよいまたは格納されてよい。例えば、航空機のための許容できる音響レベル及び/または周波数スペクトルが定められてよい。航空機によって測定された音が許容できる音響レベルまたは周波数スペクトルに達すると、セレーション582及び/またはフリンジ583、585は、例えば作り出された音の周波数スペクトルを変更することによって、航空機によって生成される音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するために伸長されてよい。一部の実施態様では、許容できる音響レベルまたは周波数スペクトルは、例えば航空機の高度及び/または航空機に位置に応じて変化する場合がある。例えば、航空機がより低い高度にある、及び/または人間が居住している地域にあるとき、許容できる音響レベルは、航空機がより高い高度にある、及び/または人間が居住していない地域にあるときと比べてより低い場合がある。
図6Aは、実施態様による、プロペラブレード加工を有するプロペラブレード600Aの上側の上から見下ろす図である。同様に、図6Bは実施態様による、プロペラブレード加工を有するプロペラブレード600Bの下側の図である。図6A及び図6Bに示す例では、プロペラブレード加工はプロペラブレードの表面領域に固着された消音材料615、617である。一部の実施態様では、消音材料615は、図6Aに示すように、プロペラブレード600Aの上側だけに固着されてよい。他の実施態様では、消音材料617はプロペラブレード600Bの下側だけに固着されてよい。さらに他の実施態様では、消音材料はプロペラブレード600Aの上側とプロペラブレード600Bの下側の両方に固着されてよい。
一部の実施態様では、消音材料は、プロペラブレード600Aの上側の一部分だけに固着され、及び/またはプロペラブレード600Bの下側の一部分だけに固着されてよい。同様に、異なる種類の消音材料が、プロペラブレードの表面領域の異なる部分に固着されてよい。例えば、ある種類の消音材料615がプロペラブレード600Aの上側の一部またはすべてに固着されてよく、別の種類の消音材料617がプロペラブレード600Bの下側の一部またはすべてに固着されてよい。さらに他の実施態様では、複数の種類の消音材料が、プロペラブレード600Aの上側またはプロペラブレード600Bの下側のどちらかまたは両方に固着されてよい。最後に、一部の実施態様では、消音材料は、プロペラブレード600Aの上側とプロペラブレード600Bの下側との間に伸長して、前縁部605のすべてもしくは一部分を覆ってよい、後縁部607のすべてもしくは一部分を覆ってよい、及び/またはハブ601のすべてもしくは一部分を覆ってよい。消音材料は、利用されるプロペラブレード加工だけであってよい。他の実施態様では、消音材料は他のプロペラブレード加工と併せて使用されてよい。
任意のサイズ、種類、密度、またはバリエーションの消音材料が、本明細書に説明する実施態様とともに利用されてよい。例えば、消音材料615、617は、羽毛、フロッキング、ベルベット、サテン、木綿、レーヨン、ナイロン、スエード、合成繊維、ロープ、麻、絹、オープンセル発泡体、低いかさ密度の金属発泡体、音響ライナー等を含むが、これに限定されるものではない他の多孔質材であってよい。一般に、消音材は、プロペラブレードが空中を通過するにつれ、プロペラブレードの回転によって生成される音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更する任意の形の材料であってよい。一部の実施態様では、複数の別個の消音材料が同じプロペラブレードで利用されてよい。例えば、プロペラブレードは、プロペラブレードの1つ以上の表面領域に固着された複数の別個の多孔質材を含んでよい。
図6A及び図6Bに示す例では、プロペラブレード600Aの上側に固着された消音材料615は第1の種類の消音材料であり、プロペラブレード600Bの下側に固着された消音材料617は第2の種類の消音材料である。例えば、消音材料615は繊維性材料であってよく、プロペラブレードの下側の消音材料617は綿毛である。綿毛消音材料617は、実際の綿毛を含んでよい。代わりに、消音材料617の一部またはすべては、綿毛の消音特性に類似した消音特性を有する合成材料であってよい。同様に、示すように、消音材料のサイズ及び/または形状は、プロペラブレード600の表面領域の上で変化してよい。消音材料は、プロペラブレードに固着されてよい、及び/またはそれ以外の場合プロペラブレードの中に組み込まれてよい。
他の例では、消音材料の他の構成が利用されてよい。例えば、オープンセル発泡材料または他の多孔質材の1つ以上のストリップは、プロペラブレードの前縁部に沿って固着されてよく、例えば上述したフリンジ等の1つ以上のフリンジは後縁部から伸長してよい。同様に、1つ以上の他の消音材料が、プロペラブレードの上面領域及び/または下面領域に固着されてよい。一部の実施態様では、プロペラブレードに消音材料を含むことに加えて、またはその代わりに、1つ以上の消音材料がプロペラブレードの内部で使用されてよい、または含まれてよい。例えば、プロペラブレードが炭素繊維から形成される場合、内部コア、つまり炭素繊維が回りに形成される内部は、多孔質材等の消音材料を含んでよい。
図6Cは、実施態様による、複数の種類のプロペラブレード加工を含むプロペラブレード600Cの上から見下ろす図である。この例では、プロペラブレード600Cは、プロペラブレード600Cの前縁部に沿って伸長するセレーション602、後縁部607から伸長するフリンジ613、及びプロペラブレード600Cの表面領域609に固着された消音材料615を含む。
上述したように、セレーション602及びフリンジ613のどちらかまたは両方は、音響制御装置がセレーション602及び/またはフリンジ613を伸長させる、格納する、またはそれ以外の場合セレーション602及び/またはフリンジ613の位置を変更することができるようにアクティブであってよい。一部の実施態様では、セレーション602が伸長されるとき、上述したように、空気はセレーション602の間を通る経路で分離され、プロペラブレード600Cの表面領域609に沿って移動するより小さい渦及び/または乱流を形成する。これらのより小さい渦及び/または乱流は、セレーションが格納されている(つまり、存在していない)ときに形成されるより大きい渦及び/または乱流よりもより柔らかで、より調性を有さず、より白色の総合的な音を作り出す。同様に、より小さい渦及び/または乱流は、ホワイトノイズ、または他の広帯域雑音をより表す総合的な音を生成する周波数で変化する。
同様に、プロペラブレード600Cの表面領域(上面領域、下面領域、前縁部、及び/または後縁部)に固着された消音材料615は、より小さい渦、特により高い周波数を有する渦によって生成される音の一部を吸収する、散乱させる、及び/またはそれ以外の場合変更する。より小さい渦及び/または乱流によって生成される音の吸収及び/または他の変更は、プロペラが空中を通過するにつれ、プロペラによって生成される総合的な音をさらに抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更する。最後に、フリンジ613はさらに空気を乱し、プロペラが空中を通過するにつれ、より小さい渦を分解する及び/または空気の乱流を円滑化する。フリンジ613による空気の混乱及び/または円滑化は、プロペラブレードが空中を通って回転するにつれ、プロペラブレードによって生成される音をなおさらに抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更する。
図7は、実施態様による、プロペラブレード加工のさらに別の構成を有するプロペラブレード700の上から見下ろす図である。図7では、プロペラブレードは、プロペラブレードの前縁部705に沿って伸長するセレーション702、プロペラブレードの後縁部707から伸長するフリンジ713、及びプロペラブレードの上側または下側のどちらかまたは両方を含む、プロペラブレード700の表面領域に固着された複数の種類の消音材料715、717、719を含む。他の例と同様に、一部の実施態様では、セレーション702及び/またはフリンジ713のどちらかまたは両方は、伸長位置と格納位置との間で調整可能であってよい、またはそれ以外の場合変更されてよい。
異なる消音材料715、717、719は、例えば総合的な音のスペクトル、プロペラのサイズ、及び/または形状、プロペラブレードのピッチ等のプロペラの特徴に基づいて選択されてよい。この例では、第1の消音材料715は、プロペラブレードのハブ701に最も近いプロペラブレード700の表面領域の第1の部分に固着される。第2の消音材料717は、プロペラブレードの表面領域の中心部分に固着され、第3の消音材料719は、プロペラブレード700の先端に最も近い表面領域に固着される。この構成では、第3の消音材料719は最高の消音特性を有するが、プロペラに対する最大量の追加の抗力を引き起こし、それによってプロペラを回転させるために追加の動力を必要とする場合がある。第2の消音材料717は、2番目に高い消音特性及び2番目に大量の抗力を有する場合がある。最後に、第1の消音材料715は、最小量の消音材料及び最小量の抗力を有してよい。
表面領域の異なる部分に対して異なる消音材料を選択することによって、動力要件及び消音特性はバランスがとられてよい、またはそれ以外の場合調整されてよい。例えば、プロペラブレードの先端に近い領域から生成される音は、プロペラブレードの先端がより速く回転しているため、概してハブ701に最も近いプロペラブレードの領域から生成される音よりも大きい。したがって、最高の抑制特性を有する消音材料は、音を所望されるレベルに抑制するためにプロペラブレードの先端に向かって置かれてよい。比較すると、消音材料715は、より少ない抗力を生じさせるが依然としてプロペラブレードのその部分から生成される音を所望のレベルまで抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するハブのより近くで使用されてよい。
理解されるように、プロペラの回転によって生成される音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するために、セレーション、消音材料からフリンジまで、任意の数、種類、及び/または組み合わせのプロペラブレード加工が単独でまたは組み合わせて使用されてよい。上述したように、音を変更することは、音の周波数スペクトルを変更すること、アンチサウンドを生成すること、音を抑制すること等を含んでよいが、これに限定されるものではない。
図8Aは、実施態様による、複数のプロペラブレード加工を有するプロペラブレード800の上から見下ろす図である。この例では、プロペラブレード加工は、凹みの形でプロペラブレードの中に、またはくぼみ802の形でプロペラブレードの表面領域の中に組み込まれる。プロペラブレード800上のくぼみ802は、プロペラブレード800の前縁部805に、後縁部807に、先端803に、ならびに/またはプロペラブレード800の表面領域809の上側及び/もしくは下側に配置されてよい。くぼみ802は、任意の形状、サイズ、パターン、及び/または密度であってよい。例えば、くぼみ802は、プロペラブレードの先端ではより密に、及びプロペラブレード800の中央に向かってより密ではなく配置されてよい。他の実施態様では、くぼみ802はプロペラブレード800の中央に向かってよりも、プロペラブレード800の先端803に向かってサイズ及び/または深さがより大きくてよい。代わりに、示すように、くぼみ802は、プロペラブレード800の中心部分に向かってよりも、プロペラブレードの先端に向かってサイズ及び/深さがより小さくてよい。例えば、拡大図に示すように、一実施態様では、プロペラブレードの先端に向かうくぼみ802−2は、約1.0mmの幅及び約0.5mmの深さを有してよい。比較すると、プロペラブレードの中心部分に向かうくぼみ802−1は、約5.0mmの幅及び約1.0mmの深さを有してよい。
くぼみのサイズを変化させることに加えて、くぼみの形状も同様に変化してよい。例えば、拡大図に示すように、くぼみは八角形802−3、三角形802−4、六角形802−5、平行四辺形802−6、半円802−7、不規則な形状802−8、長円形802−9、円形802−10、台形、平行四辺形、ひし形、正方形、矩形、もしくは一般的な四辺形、またはプロペラブレード800の表面領域の中に形成できる多角形の形状等の任意の他の形状であってよい。
一部の実施態様では、くぼみ802は、プロペラブレード800の表面領域に沿って無作為に配置されてよい。他の一部の実施態様では、くぼみ802の一部またはすべては、1つ以上の規則正しいパターンまたは不規則なパターンを形成するために配置されてよい。例えば、くぼみ802の第1のセット811−1は第1のパターンを形成するために整列され、くぼみ802の第2のセット811−2は第2のパターンを形成するために整列され、くぼみ802の第3のセット811−3はプロペラブレードの表面領域に沿って第3のパターンを形成するために整列される。この例では、パターンで並べられたくぼみのセット811−1〜811−3は、プロペラが空気中を通過するにつれ、くぼみの上で空気を送る空気流経路を作成するように設計される。導かれる空気は、第1の予測可能音を作成する。同様に、航空機の別のプロペラブレードのくぼみは、第2の予測可能音を作成するために異なるパターンで並べられてよい。第1の音及び第2の音が結合するとき、それらが相殺的干渉を引き起こし、互いを消し、それによって航空機によって生成される総合的な音を削減する及び/またはそれ以外の場合変更するように、第2の音は第1の音に対するアンチサウンドであってよい。他の実施態様では、くぼみの設計は、例えば航空機のモータによって生じる音等の、他の航空機によって生じる音のためのアンチサウンドとして使用されてよい他の予測音を生成するために形成されてもよい。
プロペラブレード800上のくぼみ802は、ブレード上の空気流を変更する、及び/または乱流を生じさせる。具体的には、くぼみ802は、空気をより長い期間プロペラブレード800の表面領域に付着させたままとし、それによって空中を通るプロペラの回転によって生じる伴流渦及び先端渦を削減する及び/またはそれ以外の場合変更する。伴流渦及び先端渦、ならびに生じた乱流を変更することは、プロペラが回転し、空中を通過するにつれ、プロペラによって生成される音を変更する。同様に、改善された空気流、及び空気のプロペラブレードへの付着により、航空機は、プロペラブレードの性能が影響を受ける前により高い迎角及び/またはより高速で動作できるようになる。
図8Bは、実施態様による、複数のプロペラブレード加工を有するプロペラブレード850の上から見下ろす図である。この例では、プロペラブレード加工は、プロペラブレード850の表面の突出部852または出っ張りの形でプロペラブレードに組み込まれる。プロペラブレード850上の突出部852は、プロペラブレード850の前縁部855に、後縁部857に、先端853に、ならびに/またはプロペラブレード850の上面領域及び/または下面領域859に配置されてよい。この例では、突出部852は、任意の形状、サイズ、パターン、及び/または密度であってよい。例えば、プロペラブレード加工は、プロペラブレードの先端ではより密に、及びプロペラブレード850の中央に向かってより密ではなく配置されてよい。プロペラブレード加工は、プロペラブレード850の中央に向かってよりも、プロペラブレード850の先端853に向かってサイズ及び/または高さがより大きくてよい。代わりに、示すように、突出部852は、プロペラブレード850の中心部分に向かってよりも、プロペラブレードの先端に向かってサイズ及び/高さがより小さくてよい。例えば、拡大図に示すように、一実施態様では、プロペラブレードの先端に向かう突出部852−2は、約1mmの幅及び約0.5mmの表面領域859を越える高さを有してよい。比較すると、プロペラブレード850の中心部分に向かう突出部852−1は、約5.0mmの幅及び約1.0mmの高さを有してよい。
突出部のサイズを変化させることに加えて、突出部の形状も同様に変化してよい。例えば、拡大図に示すように、突出部は八角形852−3、三角形852−4、六角形852−5、平行四辺形852−6、半円852−7、不規則な形状852−8、長円形852−9、円形852−10、台形、平行四辺形、ひし形、正方形、矩形、もしくは一般的な四辺形、及び/またはプロペラブレード850の表面領域に形成できる多角形の形状等の任意の他の形状であってよい。
一部の実施態様では、突出部852は、プロペラブレード850の表面領域に沿って無作為に配置されてよい。他の一部の実施態様では、突出部852の一部またはすべては、1つ以上の規則正しいパターンまたは不規則なパターンを形成するために配置されてよい。プロペラブレード850上の突出部852は、ブレード上の空気流を変更する、及び/または乱流を生じさせる。
プロペラブレード加工を有するプロペラブレードの他の例と同様に、プロペラブレード800、850が、回転時の特定の音響プロファイルを生成するために製作され、試験されてよい。異なるプロペラは、同じ航空機で使用されてよく、プロペラの回転によって生成される音が互いとの、及び/または航空機によってもしくは航空機の近くで生成される他の音との相殺的な干渉を生じさせるように選択されてよい。結果としてして生じる音の正味の影響はこのようにして抑制される、削減される、及び/またはそれ以外の場合変更される。
図8Cは、実施態様による、複数のプロペラブレード加工を有するプロペラブレード800Cの上から見下ろす図である。この例では、プロペラブレード800Cは、プロペラブレード800Cの前縁部に沿って伸長するセレーション862、プロペラブレードの後縁部から伸長するフリンジ863、865、突出部869、第1のパターンで並べられたくぼみの第1のセット861−1、第1の消音材料867、第2のパターンで並べられたくぼみの第2のセット861−2、第2の消音材料875、第3のパターンで並べられたくぼみの第3のセット861−3、及び第3の消音材料877の形をとるプロペラブレード加工を含む。
上記説明と同様に、例えばセレーション、フリンジ等のプロペラブレード加工の一部またはすべては固定されてよい、または調整可能であってよい。この例では、セレーション862はプロペラブレードの前縁部に沿って伸長し、音響制御装置の制御下で伸長または格納されてよい。フリンジ865、863はプロペラブレードの後縁部に沿って伸長し、同様に音響制御装置の制御下で伸長または格納されてよい。パターンで並べられたくぼみの3つのセット861−1、861−2、861−3は、プロペラブレード800Cの回転に合わせて配置され、プロペラブレード800Cに沿って定められた距離、間隔を空けて置かれる。突出部は、ハブ860とくぼみの第1のセット861−1との間に配置される。第1の消音材料は、くぼみの第1のセット861−1とくぼみの第2のセット861−2との間の表面領域に固着される。第2の消音材料875は、くぼみの第2のセット861−2とくぼみの第3のセット861−3との間の表面領域に固着される。第3の消音材料877は、くぼみの第3のセット861−3とプロペラブレードの先端との間に配置される。
図8Cに示される例はプロペラブレード800Cの上側を示すが、プロペラブレード加工の類似した配置または異なる配置がプロペラブレードの下側に固着されてよいことが理解される。代わりに、プロペラブレードの下側はプロペラブレード加工を含まなくてよい、またはそれは消音材料等の1つの種類のプロペラブレード加工だけを含んでよい。任意の種類、数、及び/または配置のプロペラブレード加工は、異なる音を生成する、周波数スペクトルを変更する、音を抑制する、及び/またはアンチサウンドを生成するためにプロペラブレードの任意の部分に固着されてよい。同様に、上記説明は、セレーション及び/またはフリンジがアクティブであってよいことを説明しているが、一部の実施態様では、他の種類のプロペラブレード加工がアクティブであってもよい。
例えば、図9Aは、実施態様による、複数のプロペラブレード加工902を含むプロペラブレード900の上から見下ろす図である。この例では、プロペラブレード加工は作動され、第1の位置から第2の位置に移動されてよい。例えば、プロペラブレード加工のそれぞれは、アクチュエータが音響制御装置911からの命令によって作動させる、または動作を停止させることができるように、音響制御装置911によって個々にアドレス指定可能である圧電アクチュエータを含んでよい。プロペラブレード加工が作動されるとき、アクチュエータは拡大し、プロペラブレード加工902をプロペラブレード900の表面から突出させ、上述したように、突出部を形成する。プロペラブレード加工902が動作を停止されるとき、アクチュエータは後退し、プロペラブレード加工902をプロペラブレード900の表面に向かって収縮させる。
プロペラブレード900上のプロペラブレード加工902は、プロペラブレード900の前縁部905に、後縁部907に、先端903に、ならびに/または上面領域及び/または下面領域909に配置されてよい。同様に、プロペラブレード加工は、任意の形状、サイズ、パターン、及び/または密度であってよい。例えば、プロペラブレード加工は、プロペラブレードの先端ではより密に、及びプロペラブレード900の表面領域の中央に向かってより密ではなく配置されてよい。他の実施態様では、プロペラブレード加工902はより大きくてよい、及び/またはプロペラブレード900の中央に向かってよりプロペラブレード900の先端903の近くの表面領域からさらに遠くに突出してよい。さらに他の実施態様では、プロペラブレード加工902は、作動時、内向きに移動し、例えば上述したくぼみ等のくぼみを形成してよい。
図9Bは、プロペラブレード加工902−1、902−2、902−3が作動されておらず、プロペラブレードの表面とほぼ同じ平面内にあるときの第1の位置を示すプロペラブレードの一部分の側面図を示す。第2のモードでは、プロペラブレード加工902−2及び902−3は作動され、プロペラブレード加工をプロペラブレード900の表面領域から突出させ、一方、プロペラブレード加工902−1は作動されておらず、プロペラブレード900の表面領域とほぼ同じ平面内にとどまる。一部の実施態様では、図9Bに示すように、プロペラブレード加工はプロペラブレードの表面領域の上側で及び/またはプロペラブレードの下側でパターンで整列されてよい。他の実施態様では、図9Cに示すように、プロペラブレード900の上側のプロペラブレード加工の配置は、プロペラブレード900の下側でのプロペラブレード加工の位置に対して偏位(offset)する場合がある。例えば、図9Cは、偏位して配置されたプロペラブレード加工902−4、902−5、902−6、902−7、及び902−8を示す。プロペラブレード加工902−4、902−5、902−6、902−7、及び902−8は第1の位置にあり、格納されているとき、それらはプロペラブレードとほぼ同じ平面内にある。しかしながら、示すように、プロペラブレード加工902−4、902−5、及び902−6は作動されるとき、それらはプロペラブレードの表面領域から突出する。同様に、示すように、プロペラブレード900の上側のプロペラブレード加工902−4、902−5、及び902−8は、プロペラブレード900の下部側面に配置されたプロペラブレード加工902−6及び902−7に対して偏位している。
プロペラブレード加工を個別に作動させ、動作を停止させることによって、多数の異なる表面領域パターン、したがって結果として生じる音が同じプロペラによって生成される場合がある。同様に、特定のプロペラブレード加工を作動させ、他を作動させないことによって、ブレード上での空気流を制御するまたは導き、それによってプロペラが回転するにつれ、プロペラブレードによって生成される音を変更するために異なるパターンがプロペラブレードに形成されてよい。例えば、図10を参照すると、実施態様による、プロペラブレード1000の表面領域の上側の部分図が示されている。図9A〜図9Cに関して説明された例を続けると、プロペラブレード加工1002は、プロペラブレード加工の形状を変更するために個別に作動されてよい、または動作を停止されてよい圧電アクチュエータを含む。この例では、プロペラブレード加工1002−10と整列された列のプロペラブレード加工を作動させ、プロペラブレード加工1002−11と整列された列のプロペラブレード加工を作動させ、プロペラブレード加工1002−9と整列された列のプロペラブレード加工を作動させないことによって、作動されたプロペラブレード加工の2つの列の間に経路が形成される。このパターンは、経路を通過する空気流を増加させ、それによってプロペラブレードが回転するにつれ、プロペラブレードによって生成される音を変更する。
図11Aは、実施態様による、プロペラブレード加工1102−1を含むプロペラブレード1100の平面図及び側面図である。この例では、プロペラブレード加工1102−1は、プロペラブレードの前縁部1105に沿って伸長する膨張可能なブラダ(bladder)である。プロペラブレード加工1102−1は第1の位置にあるとき、プロペラブレード加工1102−1は空気を抜かれ、図11Aに示すように、それがプロペラブレードと実質的に一致するように、プロペラブレードの前縁部1105に接して格納される。
プロペラブレード加工1102の位置を図11Aに示す第1の位置から、図11Bに示す第2の位置に変更するために、音響制御装置1111はプロペラブレード加工1102−1を膨らませる。プロペラブレード加工は膨らむとき、プロペラブレード加工は、プロペラブレード1100の表面領域1109に対して垂直な構成要素及び/または水平な構成要素を含む方向で拡大する。例えば、図11Bの側面図に示すように、プロペラブレード加工1102−1は、プロペラブレード1100の表面領域1109の平面の中から拡大する。プロペラブレードのこの変更された形状は、空気流がプロペラブレード上を通ると空気流を乱し、それによってプロペラが回転するにつれ、プロペラブレードによって生成される音を変化させる。
図11A及び図11Bに示すプロペラブレード加工1102は、任意の種類の拡張できる材料または可撓性材料であってよい。同様に、可撓性材料は、多孔質材または他の消音材料から形成されてよい。この例は、前縁部に沿って伸長するプロペラブレード加工1102を示しているが、他の実施態様では、プロペラブレード加工1102はプロペラブレードに沿った他の位置及び/または向きであってよい。プロペラブレード加工が第1の位置と第2の位置との間で移動されてよい、本明細書に説明する他のプロペラブレードと同様に、プロペラは、プロペラブレード加工が異なる位置にあるときに異なる音を生成する。この例では、プロペラブレードは、プロペラブレード加工1102−1の膨張の量に応じて、プロペラブレードが回転するにつれ、複数の音を生成できてよい。例えば、プロペラブレード1100は、回転中であり、プロペラブレード加工1102−1が第1の位置にある(例えば、膨らんでいない)とき第1の音を生成してよく、回転中であり、プロペラブレード加工1102−1が第2の位置にある(例えば、50%、膨らんでいる)とき第2の音を生成してよく、プロペラ回転中であり、プロペラブレード加工1102−1が第3の位置にある(例えば、100%、膨らんでいる)ときに第3の音を生成してよい。膨張の量、したがってプロペラブレード加工の形状を変化させることによって、プロペラが回転するにつれ、プロペラブレード1100によって異なる音が生成されてよい。
図12A及び図12Bは、実施態様による、プロペラブレード1200、1250の上から見下ろす図である。図12A及び図12Bに示す例では、プロペラブレードの表面領域の一部分が取り除かれている。最初に図12Aを参照すると、プロペラブレードは、ハブ1201、先端1203、ハブ1201と先端との間に延在する前縁部1205、及びハブ1201と先端との間に延在する後縁部1207を含む。セグメント1212−1、1212−2、及び1212−3を例外として、プロペラブレードの表面領域は取り除かれている。表面領域が取り除かれた状態で、空気は、プロペラブレードが回転するにつれ、プロペラブレードを通過することができ、プロペラブレードの重量は削減される。前縁部1205、後縁部1207、及び残りのセグメント1212−1、1212−2、及び1212−3は命令された揚力を生じさせる。
図12Bに示すように、プロペラブレード回転時に生成される音を変更するために、1つ以上のプロペラブレード加工がプロペラブレード1250上に含まれてよい。例えば、セレーション1252は、セグメント1212−1の前縁部に沿って及び/またはセグメント1212−2、1212−3の端縁に沿って、プロペラブレードの前縁部1205に含まれてよい。同様に、後縁部1207から及び/またはセグメント1212−1の後縁部から伸長するフリンジが含まれてよい。消音材料は、セグメント1212−1、1212−2、及び1212−3の上面領域または下面領域のどちらかまたは両方を含んでよい、セグメント1212−1、1212−2、及び1212−3の表面領域に含まれてよい。
プロペラブレード1250の表面領域の部分を排除し、プロペラブレード1250の残りのセグメントに追加のプロペラブレード加工を含むことにより、プロペラブレードの音響プロファイルはさらに変わる。例えば、プロペラ回転時、空気はプロペラの前縁部のセレーション1252を通って導かれ、小さい渦及び/または乱流を形成する。小さい渦及び/または乱流がプロペラの表面領域を横切って移動するよりむしろ、渦及び/または乱流の一部は表面領域の開口部を通過し、セグメント1212−1の前縁部から伸長するセレーション1252を通って導かれる。表面領域のセグメント1212−1の前縁部のセレーションを通過するより小さい渦及び/または乱流は、セレーションによってさらに乱され、次いでセグメント1212−1の表面領域に固着された消音材料によって吸収される。類似する混乱及び/または吸収は、セグメント1212−2、1212−3で実現される。最後に、吸収されない渦及び/または乱流は、プロペラの後縁部から伸長するフリンジ1253によって円滑化される。プロペラブレード及びプロペラブレード加工の開口部の結合された効果が、プロペラブレードが空中を通って回転するにつれ、プロペラブレードによって生成される総合的な音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更する。
図13A〜図13Cは、実施態様による、プロペラブレードの側面図である。これらの例では、プロペラブレードは線形に設計されるよりむしろ、プロペラブレードは1つ以上のずれ、湾曲部、または接合箇所を含む。プロペラブレードの形状を変更することによって、回転時にプロペラによって生成される音は変更される。例えば、図13Aに示す形状等の第1の形状を有するプロペラブレードは、第1の最も顕著な周波数で音を生成する。図13Bに示す形状等の第2の形状を有するプロペラブレードは、第2の最も顕著な周波数で音を生成する。図13Cに示す形状等の第3の形状を有するプロペラブレードは、第3の最も顕著な周波数で音を生成する。同じ航空機で同じまたは異なるプロペラブレード加工を有する異なる形状をしたプロペラの組み合わせを利用することによって、プロペラブレードの一部によって生成される音の一部は他のプロペラブレードとの相殺的干渉を引き起こし、それによって航空機の動作によって生成される総合的な音を削減する及び/またはそれ以外の場合変更する。同様に、プロペラブレードの一部は、航空機の動作中に生成される他の音(例えば、モータ音)に対してアンチサウンドの機能を果たす音を生成してよい。
図13Aでは、プロペラブレード1300は、上向き方向でプロペラブレード1300の平面の中からY方向に湾曲部を含む。したがって、プロペラブレード1300はプロペラブレードのハブとプロペラブレードの先端1303との間にピーク1305を形成する第1のセグメント1301及び第2のセグメント1304を含む。
図13Bでは、プロペラブレード1310は、下向き方向でプロペラブレード1300の平面の中からY方向に湾曲部を含む。したがって、プロペラブレード1310はプロペラブレードのハブとプロペラブレードの先端1313との間に谷部1315を形成する第1のセグメント1311及び第2のセグメント1314を含む。
図13Cでは、プロペラブレード1320は、上向き方向でプロペラブレード1320の平面の中からY方向に第1の湾曲部、及び下向き方向で平面の中からY方向に第2の湾曲部を含む。したがって、プロペラブレード1320は、プロペラブレードのハブとプロペラブレードの先端1323との間にピーク1325を形成する第1のセグメント1321及び第2のセグメント1324を含む。この例では、プロペラブレード1320は、プロペラブレード1320が第2のセグメント1324と第3のセグメント1326の間に谷部を形成するために変更される第1の接合箇所1327、及び第3のセグメント1326と第4のセグメント1328との間でプロペラブレードの角度を変更する第2の接合箇所1329も含む。
図13A〜図13Cに示す例は、Y方向でプロペラブレードの形状を変更することを説明するが、他の実施態様では、プロペラブレード形状は、異なる音及び/または異なる周波数スペクトルを生成するためにX方向、Z方向、ならびに/またはX方向、Y方向、及びZ方向の任意の組み合わせで変更されてよい。上述したように、プロペラブレードが製作されるとき、プロペラブレードは音響プロファイルを決定するために試験されてよい。異なる音響プロファイルを有する異なる形状のプロペラは、航空機の総合的な音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更する異なる音を生成するために同じ航空機で使用されてよい。
一部の実施態様では、異なる形状のプロペラブレードは、上述したプロペラブレード加工の1つ以上と結合されてもよい。例えば、プロペラブレードが2つのプロペラブレードを含む場合、各プロペラブレードは異なる形状及び/または異なる種類のプロペラブレード加工を有してよい。例えば、プロペラブレードの1つは、第1のプロペラブレード形状を有し、第1の音を生成するプロペラブレード加工を含んでよい。異なるプロペラブレード形状を有してよい、及び/または異なるプロペラブレード加工を含んでよい第2のプロペラブレードは、第1の音との相殺的干渉または建設的干渉を引き起こす第2の音(つまり、アンチサウンド)を生成してよい。
説明するように、プロペラブレード上の空気流は異なるプロペラブレード加工及び/または形状によって乱されるため、異なるプレオペラブレード加工及び/または異なる形状を有するプロペラブレードは、異なる回転速度で異なる音を生成する。また、プロペラブレードによって生じる揚力は、プロペラブレード加工のサイズ、形状、数、及び/もしくは位置、ならびに/またはプロペラブレードの形状に応じて変化してもよい。同様に、プロペラを回転させて命令された揚力を生じさせるために必要とされる動力も、プロペラブレード加工のサイズ、形状、数、及び/もしくは位置、ならびに/またはプロペラブレードの形状に応じて変化してよい。例えば、プロペラブレードの前縁部に複数のプロペラブレード加工がある場合、プロペラを回転させて、所望される揚力及び/または推力を生じさせるために必要とされる動力は、プロペラブレード加工によって引き起こされる追加の抗力のために増加されるまたは減少される場合がある。
音響制御装置は、調整可能なプロペラブレード加工の位置を決定するために、生じる揚力、生成されるアンチサウンド、航空機の許容音響レベル、及び対応する動力要件を考慮する場合がある。例えば、第1の位置で調整可能なプロペラブレード加工とともに第1の速度で回転するプロペラは、第1の音、第1の揚力を生成し、第1の量の動力を引き出してよい。同様に、第2の位置にプロペラブレード加工を有し、同じ速度で回転する同じプロペラブレードは、第2の音を生成し、同じ揚力を生じさせるが、異なる量の動力を必要とする場合がある。同様に、プロペラブレード加工を第3の位置に設置し、同じ速度でプロペラブレードを回転させると、第3の音が生成され、異なる揚力が生じるが、さらに別の量の動力を必要とする場合がある。空中で航空機を航行し、所望される音を生成させる際に使用するために選択されてよいプロペラブレード加工の位置、回転速度、結果として生じる揚力、音、及び動力要件の組み合わせは、基本的に無制限である。
図14は、実施態様によるアクティブな音響制御のための例のプロセス1400を示す流れ図である。このプロセス、及び、本明細書に記載のそれぞれのプロセスは、本明細書に記載のアーキテクチャまたは他のアーキテクチャにより実行してよい。プロセスは、論理流れグラフにおけるブロックの集合体として示してある。ブロックのいくつかは、ハードウェア、ソフトウェアまたはその組み合わせで実行することが可能な動作を表す。ソフトウェアとの関連では、ブロックは、1つ以上のプロセッサで実行したときに、列挙した動作を実行する1つ以上のコンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータ実行可能命令を表す。概して、コンピュータ実行可能命令には、特定の機能を実行するまたは特定の抽象データ型を実装する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、データ構造等が含まれる。
コンピュータ可読媒体は、非一次的コンピュータ可読記憶媒体を含んでよく、これは、ハードディスク装置、フロッピーディスク、光ディスク、CD−ROM、DVD、リードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、磁気カードもしくは光カード、ソリッドステート記憶装置、または、電子命令を記憶するのに適切な他の種類の記憶媒体を含んでよい。さらに、一部の実施態様では、コンピュータ可読媒体は、一過性のコンピュータ可読信号(圧縮または非圧縮形態で)を含んでよい。コンピュータ可読信号の例は、キャリアを使用して変調したか否かに関わらず、インターネットまたは他のネットワークを通してダウンロードした信号を含む、コンピュータプログラムをホストするまたは実行するコンピュータシステムがアクセスするように構成できる信号を含む場合があるが、これに限定されるものではない。最後に、動作が記載される順序は、制限と解釈されることを意図するものではなく、プロセスを実行するために任意の数の記載された動作を任意の順序で及び/または並行して結合することができる。
例のプロセス1400は、各プロペラブレードで独立して動作してよい、ならびに/または集中システム及び集中システムによって各音響制御装置のそれぞれに送信されるプロペラ調整命令によって実行されてよい。例のプロセス1400は、1402でのように、1つ以上の音響制御装置を含む航空機が操作可能であるときに開始する。一部の実施態様では、例のプロセス1400は、航空機が飛行中である、及び/またはモータが回転中であるときだけ動作し得る。他の実施態様では、例のプロセス1400は、航空機が動力を供給されているどんなときでもアクティブであってよい。
航空機が操作可能であるとき、航空機によって及び/または航空機の回りで生成される音は、1404でのように、航空機のセンサによって測定される。例えば、マイク等のセンサは、航空機によってまたは航空機の回りで生成される音を検出し、測定してよい。上述したように、センサは、各プロペラに配置され、それらのプロペラの近くで音を独立して測定してよい。他の実施態様では、センサは、航空機本体に配置され、航空機の回りのすべての音を測定してよい。
測定することに加えて、例のプロセスは、1406でのように、プロペラのそれぞれによって生じる揚力を決定する。各プロペラの揚力は、命令された飛行経路、航行指示、高度、航行方向、風、緊急演習等に基づいて決定されてよい。同様に、例のプロセス1400は、1407でのように、航空機によって生成されてよい許容できる音響レベル及び/または周波数スペクトルを決定してよい。許容できる音響レベル及び/または周波数スペクトルは、例えば航空機の位置、航空機の高度、環境条件、操作条件等に基づいて航空機のために定められてよい。例えば、許容できる音響レベルは、航空機が低い高度にあり、人間が居住している地域にあるときはより低くてよい。比較すると、許容できる音響レベルは、航空機が高い高度にある、及び/または人間が居住していない地域にあるときはより高くてよい。同様に、許容できる周波数スペクトルは、航空機が位置する地域、航空機の回りの他の音等に基づいて決定されてよい。
測定音、プロペラについて決定された揚力、及び/または許容できる音響レベルに基づいて、1408でのように、音を生成し、所望される揚力の量を生じさせる1つ以上のプロペラブレード加工の位置及び回転速度が選択される。例えば、音は、実際には測定音の逆数である180度の位相シフトを有する測定音であるアンチサウンドであってよい。代わりに、またはアンチサウンドを生成するためにプロペラブレード加工を追加することに加えて、プロペラブレードの回転によって生成される音を抑制するまたはそれ以外の場合変更するいくつかのプロペラブレード加工位置が選択されてよい。例えば、プロペラブレードの前縁部のセレーション及び/または後縁部のフリンジ等の1つ以上のプロペラブレード加工は、プロペラブレードの回転によって生成される総合的な音を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更する伸長位置に移動されてよい。
上述したように、所望される揚力を生じ、所望される音を生成する、プロペラブレードのプロペラブレード加工のための複数の位置、複数のプロペラブレードの形状、及び/または複数の回転速度があってよい。例えば、航空機は、調整可能なプロペラブレード加工のための異なる位置、音響プロファイル、回転速度、及び対応する揚力を含む、以下の表1に類似する表を維持してよい、または与えられてよい。また、類似する音を生成するプロペラブレード加工の位置及び/またはプロペラブレードの形状の潜在的に複数の構成があるため、例のプロセスは、ある回転速度で同じ揚力を生成するプロペラブレード加工の異なる位置及び/またはプロペラブレードの形状のための動力の引き出しを考慮し、特定の音を生成し、最も少ない動力の量を必要とする命令された揚力を生じさせるプロペラブレード加工の位置及び/またはプロペラブレードの形状を選択してよい。調整可能なプロペラブレード加工の位置及び/またはプロペラブレードの形状を選択する際に、航空機は、以下の表1等の1つ以上の記憶されている表に問い合わせを行って、所望される音を生成し、所望される揚力を生じさせるためのプロペラブレード加工の位置、プロペラブレードの形状、及び回転速度の所望される構成を選択してよい。
次いで、プロペラブレード加工の位置及び/またはプロペラブレードの形状を、1410でのように、プロペラによって所望される音が生成され、揚力が生じるように調整される、選択された音響プロファイル及びプロペラモータの回転速度に基づいて調整させるために命令が送信される。プロペラブレード加工の位置、プロペラブレードの形状、及び/または回転速度の調整時、ならびに航空機が操作可能である間、例のプロセス1400はブロック1404に戻り、続行する。
図15は、プロペラ1502−1、1502−2、1502−3、及び1502−4の1つ以上に変換器1503、1505を含む、音響制御のために構成された航空機1501の図である。図1に関する説明と同様に、プロペラ1502−1、1502−2、1502−3、及び1502−4は、プロペラモータによって動力を供給され、推進システムの一部として航空機1501の本体1504の回りで間隔をおいて配置される。本体1504の中に配置されてよい制御システムは、航空機1501の他の動作を制御するだけではなく、航空機1501を飛行させるためのプロペラモータを制御するためにも利用される。プロペラモータのそれぞれは、異なるRPMで回転され、それによって異なるプロペラ1502による異なる揚力を生じさせてよい。
モータは任意の種類であってよく、航空機1501が例えば品物をある場所に配達するために空中を航行できるように航空機1501及び航空機1501によって係合されたあらゆる品物を空中で推進させるほど十分な揚力を生じさせるほど十分なRPMでプロペラ1502を回転させるのに十分なサイズであってよい。各プロペラ1502は、グラファイト、炭素繊維等の1つ以上の適切な材料から形成されてよく、プロペラブレードの表面に配置されたまたは表面の中に組み込まれた1つ以上の変換器1503、1505を含んでよい。図15の例は4つのモータ及びプロペラを含むが、他の実施態様では、航空機1501の推進システムのためにより多くのまたはより少ないモータ及び/またはプロペラが利用されてよい。同様に、一部の実施態様では、モータ及び/またはプロペラは、航空機1501上の異なる位置及び/または向きに位置してよい。また、プロペラ及びプロペラモータに加えて、代替の推進方法が利用されてもよい。例えば、エンジン、ファン、ジェット、ターボジェット、ターボファン、ジェットエンジン等が、航空機を推進するためにプロペラ及びプロペラモータと組み合わせて使用されてよい。
航空機1501の本体1504またはフレームは、グラファイト、炭素繊維及び/またはアルミニウム等の任意の適切な材料で形成してよい。この例では、航空機1501の本体1504は、航空機1501の本体1504に結合され、航空機1501の本体1504から伸長する4つのモータアーム1508−1、1508−2、1508−3、及び1508−4を含む。プロペラ1502及び対応するプロペラモータは、各モータアーム1508の端部に配置される。一部の実施態様では、モータアーム1508のすべてはほぼ同じ長さであってよいが、一方、他の実施態様では、モータアームの一部またはすべてが異なる長さであってもよい。同様に、2セットのモータアーム間の間隔はほぼ同じまたは異なってよい。
一部の実施態様では、航空機での音を測定するように構成された1つ以上のセンサ1506が航空機1501に含まれる。センサ1506は、航空機1501の任意の位置にあってよい。例えば、センサ1506は、異なるセンサが異なるプロペラ1502でまたは異なるプロペラ1502の近くで生成される異なる音を測定できるように、各モータアーム1508に、ならびにプロペラ1502及び/またはプロペラモータに隣接して配置されてよい。別の例では、1つ以上のセンサが航空機1501の本体1504に配置されてよい。さらに別の例では、1つ以上のセンサがプロペラのハブに配置され、プロペラの回転とともに回転してよい。センサ1506は、音及び/または音波を測定できる任意の種類のセンサであってよい。例えば、センサは、マイク、変換器、圧電センサ、電磁ピックアップ、加速度計、電気光学センサ、慣性センサ等であってよい。
以下にさらに詳細に説明するように、プロペラ1502の1つ以上は、アンチサウンドを出力するよう作動する変換器を含んでよい。プロペラブレード1502−4の拡大図に示すように、異なる種類、形状、及び/または位置の変換器1503、1505がプロペラブレードに含まれてよい。例えば、プロペラブレード上の線として示す変換器1503はカーボンナノチューブスピーカであってよく、円として示す変換器1505は圧電薄膜スピーカであってよい。アンチサウンド(複数可)が他のプロペラ及び/または航空機によって生成される他の音との相殺的干渉または建設的干渉を引き起こし、これにより音が結合するとき、正味の影響が、無音、削減された音、及び/またはそれ以外の場合変更された音となるように、異なるアンチサウンドは、異なる変換器によって及び/または異なるグループ、つまり異なる種類の変換器によって生成されてよい。
一部の実施態様では、プロペラの一部またはすべては音響制御装置を含んでよい。同様に、音響制御装置の一部またはすべてはプロペラに固着されてよい。代わりに、音響制御装置の一部またはすべては航空機制御システムに含まれ、変換器の1つ以上と通信するように構成されてよい。例えば、航空機1501の各プロペラブレード上の各変換器と通信し、その動作を制御するように構成される航空機コントローラに含まれる単一の音響制御装置がある場合がある。
一部の実施態様では、各プロペラ1502でまたは各プロペラ1502の近くで音を測定し、各それぞれのプロペラに含まれる変換器からアンチサウンドを生成することによって、各プロペラでの測定音及びアンチサウンドは独立している。したがって、各センサ及びプロペラは航空機上の他のセンサ及びプロペラとは関係なく動作してよく、それぞれが動作のために独自の処理及び/またはメモリを含んでよい。代わりに、航空機の本体1504に配置された1つ以上のセンサ1506は生成された音を測定してよく、音響制御装置は異なるプロペラ上の異なる変換器に対して異なる周波数またはパルスで電気を送って、異なるアンチサウンドの生成を引き起こしてよい。
図15に示され、図16〜図20Bに関して以下に説明する例は、プロペラによって生成される音との干渉を引き起こす出力音を生成するためのプロペラブレード上の変換器の使用を説明しているが、一部の実施態様では、変換器は、図1〜図14に関して上述したプロペラブレード加工を含むが、これに限定されるものではない、本明細書に説明する他のプロペラブレード加工の1つ以上と併せて使用されてよい。例えば、航空機の1つ以上のプロペラブレードは、プロペラによって生成される音との干渉を引き起こす決定されたアンチサウンドを集合的に生成するために係合され、配置され、またはそれ以外の場合作動されてよい、プロペラブレード加工と変換器の両方を含んでよい。係る干渉は、破壊的である場合もあれば、建設的である場合もある。
図16は、実施態様による、圧電薄膜変換器1602を有するプロペラブレード1600の図である。圧電薄膜変換器のサイズ及び形状は変化してよいが、一部の実施態様では、変換器は厚さ1ミリメートル未満であり、プロペラによって生成される音との干渉を引き起こす可聴範囲内のアンチサウンドを生成するために作動できる材料から形成される。一般的に説明される変換器出力音は、交流電圧が、可聴音に変換される変換器の機械的な動きを生じさせる圧電変換器に印加されるのに応えて、圧電変換器によって生成される。電圧の量及び/または周波数を変化させることによって、結果として生じる音の周波数及び/または振幅は変えられる。異なるサイズ及び/もしくは形状の圧電変換器を利用する、ならびに/または変換器で異なる材料を利用することによって、異なる音が異なる交流電圧で生成できる。
この例に示すように、圧電変換器は異なるパターンで及び/または航空機の異なる位置で並べられてよい。この例では、最大の圧電変換器1602−3は、プロペラブレード1600の先端に向かって配置され、プロペラブレードの回転中にプロペラブレードのその部分でまたはその部分の近くで生成される音との干渉を引き起こすアンチサウンドを生成するように構成される。より小さい圧電変換器1602−2は、プロペラブレードの中央に向かって並べられて、プロペラブレードのその部分から生成される音との干渉を引き起こすアンチサウンドを生成する。最後に、中規模の圧電変換器1602−1は、プロペラブレード1600のハブ1610に向かって並べられて、プロペラブレードのその部分によって生成される音との干渉を引き起こすアンチサウンドを生成する。
一部の実施態様では、プロペラブレードは異なる領域に分割され、音はプロペラブレードの異なる領域によって生成される異なる音を決定するために動作中に測定されてよい。例えば、センサは、プロペラブレードの異なるRPMでそれらのセグメントによって生成される音を測定するために、プロペラブレードの各セグメントにまたは各セグメントの近くに配置されてよい。測定音に関する情報はメモリに記録され、プロペラブレードと関連付けられてよい。以下にさらに説明するように、プロペラブレードの動作中、プロペラのRPMが決定され、記憶された音情報が入手され、プロペラブレードの異なるセグメントのそれぞれによって生成されると予想される音との干渉を引き起こすアンチサウンドが、変換器によって生成されてよい。
また、プロペラブレード1600は音響制御装置1611を含んでもよい。音響制御装置は、変換器1602のそれぞれによって生成されるアンチサウンドを決定し、対応する交流電圧を、その変換器によってアンチサウンドを生成させるそれぞれの変換器1602に送る。音響制御装置1611の拡大図を参照すると、音響制御装置1611は、有線及び/または無線であってよい通信構成要素1611−3、変換器コントローラ1611−1、及び電源1611−2を含んでよい。通信構成要素1611−3は、航空機の動作に関する情報を入手するために(以下に説明する)航空機制御システムと通信するように構成される。例えば、通信構成要素1611−3は、プロペラのためにRPM情報を周期的にまたは連続的に受信してよい。別の例としては、通信構成要素1611−3は、プロペラの回転によって生成される音の表示を受信するために航空機の上(例えば、プロペラのハブの上)に配置されたセンサと通信するように構成されてよい。
変換器コントローラ1611−1は、航空機制御システム及び/またはセンサから情報を受信し、プロペラ1600に配置された変換器(複数可)によって生成される1つのアンチサウンドまたは複数のアンチサウンドを決定する。例えば、変換器コントローラはメモリに、プロペラの異なるRPMについて予測されるまたは予想される音及び/またはアンチサウンドを示す表を維持してよい。別の例として、センサによって測定された音は、プロペラブレード1600の変換器(複数可)によって生成されるアンチサウンドを決定するために受信され、使用されてよい。アンチサウンドを決定すると、変換器コントローラはプロペラ1600の変換器の1つ以上に交流電圧を送って、変換器(複数可)にアンチサウンドを生成させる。
一部の実施態様では、電圧は、例えばコンデンサ、電池、アクティブに制御されるダイオード等の電気エネルギー貯蔵素子1611−2によって提供されてよい。電気エネルギー貯蔵素子は、航空機から入手されたエネルギーを貯蔵してよい、及び/または変換器が動作していないときに、変換器によって生成されるエネルギーを貯蔵してよい。例えば、変換器が電圧を受け取らず、アンチサウンドを生成していない場合、変換器は動作中のプロペラの振動に応えてエネルギーを発生させてよい。そのエネルギーは、電気エネルギー貯蔵素子1611−2に提供され、それに貯蔵されてよい。
図17は、実施態様による、圧電変換器1702を有するプロペラブレード1700の別の図である。この例では、圧電変換器1702は、プロペラブレードの前縁部1700−1の近く及びプロペラブレードの後縁部1700−2の近くの表面に沿って周期的に間隔を空けて置かれる。上述したように、変換器1702の1つ、いくつか、またはすべては、1つ以上のアンチサウンドを活性化し、生成するために音響制御装置1711によって独立して制御されてよい。プロペラブレード1700の前縁部1700−1に沿って変換器1702−1を並べることによって、プロペラが空気流(前縁部)の中に移動するにつれ生成される音は、プロペラブレード1700の後縁部1700−1に沿って配置された変換器1702−1によって生成されるアンチサウンドによって妨げることができる。同様に、空気流が後部に向かって及びプロペラブレード1700の後縁部1700−2から離れて移動するにつれ生成される音は、プロペラブレード1700の後縁部1700−2に沿って配置された変換器1702−2によって生成されるアンチサウンドによって妨げることができる。
図18は、実施態様による、圧電変換器1802を有するプロペラブレード1800の別の図である。この例では、プロペラブレード1800の全表面領域は、圧電変換器1802で覆われている。この例は、すべて類似するサイズ及び形状を有する変換器1802を示しているが、他の実施態様では、圧電変換器はサイズ及び/または形状で変化してよい。
理解されるように、図16〜図18に関して上述した構成は例にすぎず、任意の他のサイズ、形状、位置、及び/または量の圧電変換器がプロペラブレードの任意の部分の上または中に配置されてよい。例えば、図16〜図18に説明した例は、プロペラブレードの上面領域、プロペラブレードの下面領域、または下面領域と上面領域の両方に対応してよい。同様に、一部の構成では、異なるサイズ、形状、量、及び/または配置の圧電変換器は、上面領域及び/または下面領域に含まれてよい。
図19は、実施態様による、カーボンナノチューブ変換器1902を有するプロペラブレード1900の図である。カーボンナノチューブ変換器のサイズ及び形状は変化してよいが、一部の実施態様では、変換器は厚さ1ミリメートル未満であり、熱を発生させる材料から形成される。音響制御装置は、例えばアンチサウンド信号等の信号をカーボンナノチューブ変換器に送信してよく、カーボンナノチューブ変換器は信号強度の変動に従って信号を熱に変換する。カーボンナノチューブの加熱及び冷却は、隣接する空気を膨張及び収縮させ、これが回りで空気分子を押し、音波―例えば、アンチサウンド―を生じさせる。
この例に示すように、カーボンナノチューブ変換器は異なるパターンで及び/または航空機の異なる位置に並べられてよい。この例では、カーボンナノチューブ変換器1902−3の第1のシートまたは領域は、プロペラブレード1900の先端に向かって配置され、プロペラブレードの回転中にプロペラブレードのその部分でまたはその部分の近くで生成される音との干渉を引き起こすアンチサウンドを生成するように構成される。カーボンナノチューブ変換器の第2のシート1902−2は、プロペラブレードの中央に向かって並べられて、プロペラブレードのその部分から生成される音との干渉を引き起こすアンチサウンドを生成する。最後に、カーボンナノチューブの第3のシート1902−1は、プロペラブレード1900のハブ1910に向かって並べられて、プロペラブレードのその部分によって生成される音との干渉を引き起こすアンチサウンドを生成する。
上述したように、プロペラブレードは異なる領域に分割され、音はプロペラブレードの異なるセグメントによって生成される異なる音を決定するために動作中に測定されてよい。例えば、センサは、プロペラブレードの異なるRPMでそれらのセグメントによって生成される音を測定するために、プロペラブレードの各セグメントにまたは各セグメントの近くに配置されてよい。測定音に関する情報はメモリに記録され、プロペラブレードと関連付けられてよい。以下にさらに説明するように、プロペラブレードの動作中、プロペラのRPMが決定され、記憶された音情報が入手され、プロペラブレードの異なるセグメントのそれぞれによって生成されると予想される音との干渉を引き起こすアンチサウンドが、変換器によって生成されてよい。
また、プロペラブレード1900は音響制御装置1911を含んでもよい。音響制御装置は、カーボンナノチューブ変換器1902のそれぞれによって生成されるアンチサウンドを決定し、アンチサウンド信号をカーボンナノチューブ変換器に送る。上記の説明と同様に、音響制御装置は、航空機制御システムからRPM情報を受信し、プロペラがそのRPMで回転しているときに出力される対応するアンチサウンドを決定してよい。代わりに、及びそれに加えて、音響制御装置はプロペラによって生成される音を測定しているセンサから音響情報を受信し、対応するアンチサウンドを決定してよい。
図20Aは、実施態様による、モータ2004、変換器2002−1、2002−2を有するプロペラブレード2000、及び動力源2012の図である。音響制御装置2011の拡大図を参照すると、音響制御装置2011は、有線及び/または無線であってよい通信構成要素2011−3、変換器コントローラ2011−1、及び電力貯蔵構成要素2011−2を含んでよい。通信構成要素2011−3は、航空機の動作に関する情報を入手するために(以下に説明する)航空機制御システムと通信するように構成される。例えば、通信構成要素2011−3は、プロペラのためにRPM情報を周期的にまたは連続的に受信してよい。別の例としては、通信構成要素2011−3は、プロペラの回転によって生成される音の表示を受信するために航空機の上(例えば、プロペラのハブの上)に配置されたセンサと通信するように構成されてよい。
変換器コントローラ2011−1は、航空機制御システム及び/またはセンサから情報を受信し、プロペラ2000に配置された変換器(複数可)によって生成される1つのアンチサウンドまたは複数のアンチサウンドを決定する。例えば、変換器コントローラはメモリに、プロペラの異なるRPMについて予測されるまたは予想される音及び/またはアンチサウンドを示す表を維持してよい。別の例として、センサ2006によって測定された音は、プロペラブレード2000の変換器(複数可)によって生成されるアンチサウンドを決定するために受信され、使用されてよい。アンチサウンドを決定すると、変換器コントローラはプロペラ2000のカーボンナノチューブ変換器2002−1の1つ以上にアンチサウンド信号を送信して、カーボンナノチューブ変換器(複数可)にアンチサウンドを生成させる。一部の実施態様では、プロペラブレード2000は、例えば圧電変換器2002−2等の他の形の変換器を含んでもよい。係る例では、それらの変換器は音響制御装置2011によって同様に制御され、信号及び/または交流電圧を受け取って圧電変換器に決定されたアンチサウンドを生成させてよい。
一部の実施態様では、変換器を駆動するための電圧または電力は、例えばコンデンサ、電池、アクティブに制御されるダイオード等の電気エネルギー貯蔵素子2011−2によって提供されてよい。電気エネルギー貯蔵素子は、例えば動力源2012から等、航空機から入手されたエネルギーを貯蔵してよい、及び/または圧電変換器2002−2が動作していないときに、圧電変換器2002−2によって生成されるエネルギーを貯蔵してよい。例えば、圧電変換器が電圧を受け取らず、アンチサウンドを生成していない場合、圧電変換器は動作中のプロペラの振動に応えてエネルギーを発生させてよい。そのエネルギーは、電気エネルギー貯蔵素子2011−2に提供され、それに貯蔵されてよい。
一部の実施態様では、接続2011−4を介して音響制御装置に供給される動力を生成する動力源2012が設けられてよい。例えば、動力源2012は、モータ2004に巻かれ、交互に切り替わる極性を有する磁石2010に隣接して配置された電磁石2013を含んでよい。例えば、磁石2010は航空機のモータアーム2008に固着され、交互に切り替わる極性で並べられてよい。モータが回転するにつれ、電磁石2013の巻き線はモータとともに回転し、磁石の交互に切り替わる極性は、音響制御装置2011及び/または変換器2002に電力を供給するために使用されてよい電源2011−2に提供される電流を生じさせる。
図20Bは、実施態様による、モータ2004、変換器2002−1、2002−2を有するプロペラブレード2000、及び電磁石2015がコイル状にされ、モータ2004に巻かれる動力源2012の代替図である。電磁石2013(図20A)と同様に、電磁石2015のコイルはモータに巻かれ、モータとともに回転する。磁石2010の交互に切り替わる極性は、音響制御装置2011及び/または変換器2002に電力を供給するために使用されてよい電源に提供される電流を、電磁石2015のコイル内で生じさせる。さらに他の例では、電力は誘導結合によってコントローラ2011及び/または変換器2002に提供されてよい。例えば、磁石2010を含むよりむしろ、ワイヤの第2のコイルがモータアーム2008に配置されてよい。ワイヤのコイルは帯電時、それはコイル2015と結合し、それによってコントローラ2011及び/または変換器に電力を供給するために使用できる電流を提供する。理解されるように、コントローラ2011及び変換器2002に電力を供給するために、他の形の電流伝達が同様に利用されてよい。
図21は、実施態様による、ダクトが変換器を含む、ダクトプロペラを有する航空機2101の図である。図21に示す例では、航空機はUAVである。図示するように、航空機2101はフレーム2104を含む。航空機2101のフレーム2104または本体は、グラファイト、炭素繊維、アルミニウム、チタン等、またはその組み合わせ等の任意の適切な材料で形成してもよい。この例では、航空機2101のフレーム2104は単一の炭素繊維フレームである。フレーム2104は、ハブ2107、ならびに変換器がダクト2100の少なくとも出口2105端部に配置された4つのダクト2100−1、2100−2、2100−3、及び2100−4を含む。また、巻き上げモータ及びリフトプロペラも各ダクト2100の中に配置され、各ダクト2100によって包まれる。この例では、単一のハブ2107、4つのダクト2100、及びダクト2100の回りに延在する外周防護壁2114がある。
巻き上げモータ及び対応するリフトプロペラは、ダクト2100のそれぞれの中にあり、この例ではフレーム2104とほぼ一致している。この例では、フレーム上方の各ダクト2100の長さはフレーム2104下方の長さに満たない。他の実施態様では、ダクトは、ダクトの長さがフレーム2104の上方及び下方でほぼ同じになるように配置されてよい。さらに他の実施態様では、ダクトは、フレーム2104の上方の長さがフレーム2104の下方の各ダクトの長さよりも大きくなるように配置されてよい。同様に、フレーム2104とほぼ一致しているリフトプロペラ及び巻き上げモータを有するよりむしろ、巻き上げモータ及びリフトプロペラは、各ダクト2100の中でフレーム2104の上方または下方に配置されてよい。
ダクトは、プロペラ及びモータの回りで任意のサイズまたは形状であってよい。一部の実施態様では、ダクトの外周は実質的には円筒形であり、ダクトが取り囲むプロペラよりも、直径が定められた量大きくてよい。例えば、ダクトの内面と、ダクトの中に配置されたプロペラ(複数可)のプロペラブレードの先端との間の距離は、約5ミリメートルであってよい。他の実施態様では、プロペラブレードの先端とダクトの内面との間の距離は、約5ミリメートルより大きい場合もあれば、約5ミリメートルに満たない場合もある。
一部の実施態様では、ダクトの直径はダクトの長さに沿って変化してよい。例えば、各ダクトの入口2102−1、2102−2、2102−3、及び2102−4は、プロペラブレードに近いダクトの領域よりも大きい直径を有してよい。同様に、各ダクト2100の出口2105−1、2105−2、2105−3、及び2105−4は、プロペラブレードに近いダクトの領域よりも大きい直径を有してよい。代わりに、ダクトの入口2102及び/または出口2105は、プロペラブレード近くのダクトの領域よりも小さい直径を有してよい。
図21の図はすべて同じサイズのリフトプロペラのダクト2100を示しているが、一部の実施態様では、ダクト2100の1つ以上は、異なるサイズ、寸法であってよい、及び/またはフレーム2104に対して異なるように配置されてよい。同様に、ダクトの中のリフトプロペラ及び/または巻き上げモータは、同じサイズまたは異なるサイズであってよい。この例はダクト内にある4つのリフトプロペラを含むが、他の実施態様では、より多くのまたはより少ないプロペラが、リフトプロペラとして利用されてよく、より多くのまたはより少ないリフトプロペラがダクト内であってよい。同様に、一部の実施態様では、リフトプロペラを有するダクト2100は、航空機2101の異なる位置に配置されてよい。
ダクト2100は、プロペラの回転によって生成される音を導き、及び/または含み、回転するプロペラを包囲することによって航空機とは無関係の物体に安全を提供する。この構成では、アンチサウンドを生成するために使用されるプロペラブレードに変換器を含むことに加えて、またはその代わりに、例えば圧電薄膜変換器及び/またはカーボンナノチューブ変換器等の変換器2112がダクト2100の一部またはすべてに含まれてよい。例えば、変換器2112の層が各ダクトの出口2105端部に向かって配置され、音がダクト2100の出口2105端部を出ると、プロペラによって生成される音との干渉を引き起こすアンチサウンドを生成するために使用されてよい。別の例では、ダクト2100の内部のすべてまたは一部分は、ダクトの中で回転するプロペラによって生成される音と干渉する音を生成するために使用される変換器を含んでよい。
一部の実施態様では、変換器は、プロペラによって生成される音と干渉するアンチサウンドを生成するために、ダクトの入口2102端部に沿って配置されてもよい。理解されるように、任意の配置、種類、または構成の変換器が航空機の1つ以上のダクトのすべての任意の部分に配置されてよい。
上述の説明と同様に、ダクト2100の上または中に含まれる変換器は、変換器によって生成されるアンチサウンドを決定する音響制御装置によって制御されてよい。例えば、センサ2106は、ダクトの出口2105端部の近くに配置され、ダクトの中で回転するプロペラによって生成される音を測定してよい。測定音は音響制御装置に提供されてよく、音響制御装置は、ダクトに配置された変換器によって作り出されるアンチサウンドを決定してよい。音響制御装置は、次いで、音がダクトを出ると、プロペラによって生成される音との干渉を引き起こす決定されたアンチサウンドを変換器に生成させる信号を変換器に送信する。
一部の実施態様では、カーボンナノチューブ変換器は、ダクト2100の入口2102またはダクトの出口2105での開口部の1つ以上の上に配置されるメッシュ材料で形成されてよい。メッシュ材料は、異物がダクトの中に進入せず、潜在的にプロペラに影響を与えないように異物に対する追加の保護を提供する。同様に、カーボンナノチューブ変換器は、音がメッシュ材料を通過すると音と干渉するアンチサウンドを生成し、それによってプロペラによって生成される音を削減する、消す、またはそれ以外の場合変更するために利用されてよい。
図22は、実施態様によるアクティブな音響制御のための例のプロセス2200を示す流れ図である。例のプロセス2200は、各プロペラブレードで独立して動作してよい、及び/または航空機のプロペラブレードのそれぞれに配置された各変換器に信号/命令を送信する中央音響制御装置によって実行されてよい。例のプロセス2200は、2202でのように、アンチサウンドを生成するための1つ以上の変換器を含む航空機が操作可能であるときに開始する。一部の実施態様では、例のプロセス2200は、航空機が飛行中である、及び/またはモータが回転中であるときだけ動作し得る。他の実施態様では、例のプロセス2200は、航空機が動力を供給されているどんなときでもアクティブであってよい。
航空機が操作可能であるとき、航空機によって及び/または航空機の回りで生成される音は、2204でのように、航空機のセンサによって測定される。例えば、マイク等のセンサは、航空機によってまたは航空機の回りで生成される音を検出し、測定してよい。上述したように、センサは、例えば各プロペラのハブ上等、各プロペラに配置され、それらのプロペラの近くで音を独立して測定してよい。他の実施態様では、センサは、航空機本体に配置され、航空機の回りのすべての音を測定してよい。さらに他の例では、センサが利用されない場合があり、予測音は各プロペラのRPMに基づいて決定されてよい。
プロペラで生成される、測定音及び/または決定された音に基づいて、2206でのように、アンチサウンドを生成するかどうかを判断する。一部の実施態様では、航空機が操作可能であるどのようなときにもアンチサウンドを生成すると判断してよい。他の実施態様では、測定音または予測音が決定された音響閾値を上回るときにだけアンチサウンドを生成すると判断してよい。音響閾値は、例えば航空機の位置、航空機の高度、時刻等に基づいて変化する場合がある。さらに他の実施態様では、航空機が定められた高度以下であるときだけアンチサウンドを生成すると判断してよい。
アンチサウンドを生成しないと判断する場合、2208でのように、プロペラ振動に応えて発生する変換器からのエネルギーは、例えばコンデンサ、電池、アクティブに制御されるダイオード等の電気エネルギー貯蔵素子に貯蔵される。上述したように、圧電薄膜変換器は、プロペラブレードの回転から生じる振動のため、動力を生成してよい。動力が生成され、貯蔵されると、例のプロセス2200はブロック2204に戻り、続行する。
アンチサウンドを生成すると判断する場合、アンチサウンドは決定され、2210でのように、変換器に決定されたアンチサウンドを生成させる信号または電圧が1つ以上の変換器に送られる。
図23A〜図23Dは、実施態様による、プロペラブレード加工及び/もしくは変換器を有するプロペラブレードがアンチサウンドを生成するために使用される、ならびに/または異なるアンチサウンドを生成するためにプロペラブレード加工の位置が調整される、調整可能なプロペラブレード加工及び/もしくは変換器を有するプロペラブレードが使用される、音響制御システムの構成を示すブロック図である。最初に図23Aを参照すると、音響制御システムが、回転時にプロペラブレードにアンチサウンド2308’を生成させる場合がある音響制御装置2306を有するプロペラブレードだけを含む、ブロック図が示されている。プロペラブレード加工は、固定されてよい、調整可能であってよい、またはその組み合わせであってよい。他の実施態様では、プロペラブレード加工は、例えば圧電薄膜変換器及び/またはカーボンナノチューブ変換器であってよく、そのどちらかまたは両方ともプロペラブレード及び/またはプロペラブレードを取り囲むダクトの上または中に含まれてよい。示している構成では、音は測定されない場合があり、アンチサウンドは、航空機でまたは航空機の近くで予想される音または予測される音2308に基づいて生成されない場合がある。
係る構成では、航空機の音はある期間にわたって生成され、測定され、プロペラブレード加工を有するプロペラブレードは、プロペラブレードの回転によって生成される音が音2308を抑制する、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するように選択されてよい。
上述したように、音響制御装置はメモリに、プロペラのRPM及び1つ以上のプロペラブレード加工の構成に基づいてプロペラによって生成されると予測される異なる音の表示を維持してよい。異なるRPMでの航空機の予想される音を知ることによって、プロペラブレード調整の位置は、プロペラが、航空機動作中に生成された音2308と結合するまたは音2308を変更するアンチサウンド2308’を生成するように選択されてよい。同様に、変換器は、アンチサウンド2308’を生成するためにプロペラブレード調整に加えてまたはそれの代わりに利用されてよい。アンチサウンド2308’は、生成された音2308との結合時、航空機のその部分から生成される音の削減及び/またはそれ以外の場合変更という正味の影響2308”を生じさせる。図23Aに示す例は無音という正味の影響2308”を示すが、一部の実施態様では、音は削減されるまたは部分的に抑制される、またはそれ以外の場合変更されるにすぎず、これにより正味の影響2308”は変更された音になる。他の実施態様では、音はそれ以外の場合修正されてよい。例えば、音を抑制するまたは単に削減するよりむしろ、アンチサウンド2308’は、より望ましい(例えば、異なる周波数スペクトルまたは最も顕著な音周波数成分を有する)可聴音を生じさせる正味の影響2308”を生じさせるために音2308と結合してよい。航空機の動作中、プロペラブレード加工の1つ以上の位置は、音の変化を説明するために結果として生じるアンチサウンドを変更するまたは調整することができるように、周期的に変化してよい。例えば、航空機が降下するにつれ、生成される音が変化する場合がある、及び/またはプロペラによって生じる揚力が削減される場合がある。変化を説明するために、プロペラブレード加工の1つ以上の位置は、プロペラブレードの回転が減少するにつれ変更され、それによって変更されたアンチサウンドを生成してよい。
図23Bは、音響制御システムがセンサ2306−1及び音響制御装置2306−2を含むブロック図を示す。この示している構成では、音響制御システムはフィードフォワード制御を利用する。フィードフォワードでは、センサは航空機及び/もしくは航空機のプロペラブレードによってまたはその回りで生成された音を測定し、音響制御装置2306−2が、所望されるアンチサウンド2308’を生成するプロペラブレード加工の位置、回転速度、及び/または変換器出力を決定し、選択することができるように、その音またはアンチサウンドを前送りする。これは、正味の影響または結合された測定済みの音及びアンチサウンドからの出力を考慮せずに行われる。
測定音2308またはアンチサウンド2308’を受信し、調整可能なプロペラブレード加工のそれぞれの位置、RPM、及び/または変換器出力を決定すると、音響制御装置2306−2はプロペラブレード加工の位置を変更する、プロペラの回転速度を変更する、及び/または対応する変換器に信号もしくは電圧を送って決定されたアンチサウンドを生成させる。図23Aと同様に、測定された、180度位相シフトされた音である場合があるアンチサウンド2308’は、音2308との結合時、プロペラ及びセンサが配置されるUAVの領域からの抑制された音、削減された音、またはそれ以外の場合変更された音(例えば、無音)という正味の影響2308”を生じさせる。
図23Bに示す例は、センサが音を測定し、それを音響制御装置2306−2に提供すると説明しているが、他の実施態様では、センサ2306−1は測定音を、プロペラブレード加工の位置、RPM、及び/または所望されるアンチサウンドを生成するために使用される変換器によって生成される音を決定する別の計算構成要素に提供してよい。その計算構成要素は次いで、所望されるアンチサウンドが生成されるように、音響制御装置2306−2に対し、1つ以上のプロペラブレード加工の位置を変更する、プロペラのRPMを変更する、及び/または変換器(複数可)に音を生成させる命令を提供してよい。同様に、図23Bに示す例は無音という正味の影響2308”を示すが、一部の実施態様では、音は削減されるまたは部分的に抑制される、またはそれ以外の場合変更されるにすぎない。
図23Cは、音響制御システムがセンサ2306−1及び音響制御装置2306−2を含むブロック図を示す。この示されている構成では、音響制御システムはフィードバック制御を利用する。フィードバックでは、センサ2306−1は、音2308、及び音響制御装置2306−2に従って、プロペラブレード加工が調整されている、及び/または変換器が作動されているプロペラによって生成されるアンチサウンド2308’の結合から生じる出力つまり正味の影響2308”を測定する。測定音またはアンチサウンドは、音響制御装置にフィードバックされる。更新されたアンチサウンドに基づいて、1つ以上のプロペラブレード加工の位置、RPM、及び/または変換器(複数可)からの出力が、プロペラが所望されるアンチサウンドを生成するように変更されてよい。フィードバック制御を用いると、正味の影響2308”は、プロペラブレード加工の位置、プロペラ回転速度、及び/または変換器(複数可)から生成される出力を選択するために使用されるアンチサウンド2308’を生成するまたは更新するために考慮され、利用される。プロペラブレード加工の更新された位置、更新されたアンチサウンドを生成するために必要とされる回転速度、及び/または変換器(複数可)によって生成される音の出力を決定すると、音響制御装置は、1つ以上のプロペラブレード加工の位置を調整し、プロペラの回転速度を変更し、更新されたアンチサウンドが生成されるように、変換器(複数可)からの出力音を変更するために変換器(複数可)に信号を送信する。
図23Cに示す例は、センサ2306−1が測定された正味の影響2308”を音響制御装置2306−2にフィードバックすると説明しているが、他の実施態様では、センサ2306−1は測定された正味の影響2308”を、アンチサウンド、プロペラブレード加工の位置、アンチサウンド及びプロペラから命令された揚力を生成するための回転速度、及び/または変換器(複数可)によって生成される出力音を決定する別のコンピューティングシステムに提供してよい。そのコンピューティングシステムは次いで、プロペラブレード加工の位置、決定された回転速度、及び/または変換器(複数可)によって生成される出力音の表示を、プロペラがアンチサウンド2308’を生成するように、プロペラブレード加工の1つ以上の位置を調整させ、プロペラの回転速度を調整させ、及び/または出力音を変更するために変換器(複数可)に信号を送信する上で使用するために音響制御装置に提供してよい。同様に、図23Cに示す例は無音という正味の影響2308”を示すが、一部の実施態様では、音は削減されるまたは部分的に抑制される、またはそれ以外の場合変更されるにすぎない場合がある。
図23Dは、音響制御システムが音響制御装置2306−2だけを含み、センサを含まないブロック図を示す。この構成では、アンチサウンド、プロペラブレード加工の対応する位置、所望されるアンチサウンドを生成し、命令された揚力を生じさせるプロペラの回転速度、ならびに/または変換器(複数可)によって生成される出力音は、航空機の操作条件及び/または環境条件を考慮する機械学習モデルに基づいて決定されてよい。操作条件及び/または環境条件に基づいて、予測音が決定され、対応するアンチサウンド2308’が音響制御装置2306−2に提供される。アンチサウンドを受信するまたは決定すると、音響制御装置2306−2は、プロペラブレード加工の位置、所望されるアンチサウンド2308’を生成する回転速度、及び/または変換器(複数可)によって生成される出力音を選択し、1つ以上のプロペラブレード加工の位置を調整させる、回転速度を調整させる、及び/または変換器(複数可)に決定された出力音を生成させる信号を変換器(複数可)に送信する。他の例のように、音2308及び生成されたアンチサウンド2308’は結合して、プロペラでまたはプロペラの近くでの無音、プロペラでまたはプロペラの近くで削減された音、及び/またはそれ以外の場合プロペラでまたはプロペラの近くで変更された音のどれかである正味の影響2308”を生じさせる。
図23Dに示す例は、アンチサウンド信号が予測音から決定され、音響制御装置2306−2に提供されると説明しているが、他の実施態様では、予測音は別の計算構成要素に提供されてよく、その計算構成要素が所望されるアンチサウンドを生成するためにプロペラブレード加工の位置、所望されるアンチサウンドを生成し、命令された揚力を生じさせる回転速度、及び/または変換器(複数可)から作り出される出力音を決定してよい。同様に、図23Dに示す例は無音という正味の影響2308”を示すが、一部の実施態様では、音は削減されるまたは部分的に抑制される、またはそれ以外の場合変更されるにすぎない場合がある。
図23A〜図23Dに示す例に関して決定されてよいプロペラブレード加工の位置は、水平(x)方向、垂直(y)方向、回転(z)方向、及び/またはその任意の組み合わせの位置の変更を含んでよい。同様に、任意の音は変換器によって生成され、出力されてよい。同様に、アンチサウンドはプロペラブレード加工の位置だけ、変換器(複数可)によって出力される音だけ、またはプロペラブレード加工と変換器(複数可)により出力される音の両方の組み合わせに基づいて生成されてよい。
図23A〜図23Dに関して上述された例及び構成は、プロペラによって生成される音と結合し、音を消す、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するアンチサウンドを生成するためのプロペラブレード加工の位置及び/または変換器出力音を説明しているが、他の実施態様では、説明した構成は、集合的に航空機によって生成される音を削減する、抑制する、及び/またはそれ以外の場合変更するプロペラブレード加工位置を選択するために利用されてよい。例えば、再び図23Cを参照すると、センサ2306−1は測定された正味の影響2308”をフィードバックしてよく、プロペラブレードの回転によって生成される結果として生じる音を抑制するまたはそれ以外の場合変更する追加のプロペラブレード加工及び/または変換器音出力が作成されるかどうかは、フィードバックされた正味の影響2308”から判断されてよい。同様に、1つ以上のプロペラブレード加工の位置を変更することに加えて、例は同様に、1つ以上のプロペラブレード加工の位置を変更することに加えてまたはその代替策としてプロペラブレードの1つ以上の形状を変更してよい。
図24A〜図24Dを参照すると、実施態様によるアクティブな音響制御のための1つのシステム2400の態様の図が示されている。図24A〜図24Dに対応する図は、アンチサウンドを予測するための、ならびに1つ以上のプロペラブレード加工の位置、プロペラブレードの形状、プロペラの回転速度、及び/またはアンチサウンドを生成する、及び/または図23Dに示すように、音を抑制するもしくはそれ以外の場合音を変更するプロペラの変換器(複数可)によって作り出される出力音を決定するための例の実施態様の追加の詳細を提供する。
図24Aは、原点と目的地の間の飛行に従事する複数の航空機2410−1、2410−2、2410−3、2410−4を示す。例えば、航空機2410−1は、ハートフォード、コネチカットとサジントン、コネチカットの間の経路に示され、一方、航空機2410−2は、サウスポート、コネチカットとハートフォードとの間の経路に示されている。航空機2410−3は、ストーズ、コネチカットとハードフォードとの間の経路に示され、一方、航空機2410−4は、ハードフォードとグロトン、コネチカットとの間の経路に示されている。航空機2410−1、2410−2、2410−3、2410−4は、1つ以上のセンサを使用し、航空機2410−1、2410−2、2410−3、及び2410−4、ならびに位置、高度、コース、速度、上昇率もしくは降下率、旋回速度、加速度、風速、湿度レベル及び温度、音、等に関する情報またはデータを含むが、これに限定されるものではない航空機2410−1、2410−2、2410−3、2410−4が動作している環境に関する外部または内部の情報またはデータ2450−1、2450−2、2450−3、2450−4を取り込むように構成される。また、航空機2401−1、2410−2、2410−3、2410−4は、航空機のそれぞれの飛行中に航空機によって生成される音2455−1、2455−2、2455−3、及び2455−4、ならびに振動2456−1、2456−2、2456−3、及び2456−4を取り込むようにも構成される。
例えば、図24Aの情報またはデータ2450−1に示すように、航空機2410−1は、50パーセントの湿度及び華氏68度(°F)の気温を有する空中で、コース224°を時速44マイル(mph)の速度で、北北東から6mphの風の中、126フィートの高度で移動中であり、航空機2410−1の回りで測定音は622Hzで88デシベル(「dB」)である。図24Aの情報またはデータ2450−2は、航空機2410−2が、69パーセントの湿度及び62°Fの気温を有する空中で、コース014°を39mphの速度で、南西から4mphの風の中、180フィートの高度で移動中であること、及び航空機2410−2の回りの音が800Hzで78dBであることを示す。図24Aの情報またはデータ2450−3は、航空機2410−3が、78%の湿度及び74°Fの気温を有する空中で、コース082°を38mphの速度で、南南西から4mphの風の中、127フィートの高度で移動中であること、及び航空機2410−3の回りで測定された音が900Hzで80dBであることを示す。最後に、図24Aの情報またはデータ2450−4は、航空機2410−4が、96パーセントの湿度及び71°Fの気温を有する空中で、コース312°を48mphの速度で、北西から8mphの風の中、151フィートの高度で移動中であること、及び航空機2410−4の回りの音が974Hzで85dBであることを示す。図24Aの図は航空機の単一の位置の音の測定しか示していないが、情報またはデータ2455が、各航空機の各プロペラに隣接してまたは近くで測定された音を含んでよいことが理解される。例えば、航空機2410−1が8つのプロペラを含む場合、航空機2410−1は各それぞれのプロペラ2455での音データを測定する8つのセンサも含む場合がある。また、操作情報は、各プロペラブレードの1つ以上のプロペラブレード加工の位置、回転速度、及び/または航空機を空中で航行させるための命令された揚力を生じさせるために必要とされる動力の引き出しを示してもよい。
本開示によると、航空機2410−1、2410−2、2410−3、2410−4はデータ処理システムに対して、外部及び内部両方の情報またはデータ2450−1、2450−2、2450−3、2450−4(例えば、環境条件、操作特性、または航空機2410−1、2410−2、2410−3、2410−4の追跡された位置に関する情報またはデータ)、ならびに航空機2410−1、2410−2、2410−3、2410−4の通過中に記録された音に関する情報またはデータ2455−1、2455−2、2455−3、2455−4も提供するように構成されてよい。情報またはデータ2450−1、2450−2、2450−3、2450−4、及び情報またはデータ2455−1、2455−2、2455−3、2455−4は、航空機2410−1、2410−2、2410−3、2410−4が通過している間、またはそのそれぞれの目的地でのその到着時に、リアルタイムでまたはほぼリアルタイムでのどちらかでデータ処理システムに提供されてよい。図24Bを参照すると、例えば観測された環境信号e(t)等の外部の及び内部の情報またはデータ2450−1、2450−2、2450−3、2450−4は、トレーニング入力の集合として機械学習システム2470に提供され、例えば航空機2410−1、2410−2、2410−3、2410−4の通過中にセンサのそれぞれによって記録された音に関する測定音データ等の情報またはデータ2455−1、2455−2、2455−3、2455−4は、航空機の音響制御システムのそれぞれのためのトレーニング出力の集合として機械学習システム2470に提供される。上述したように、音データは、航空機のプロペラ及び/または音響制御装置ごとに含まれてよい。
機械学習システム2470は、航空機上のセンサの位置に応じてプロペラ音響制御装置ごとに音モデルを作成するために、航空機2410−1、2410−2、2410−3、2410−4、及びその他の内の1つ以上のセンサのそれぞれを使用し、入手される測定音と相互に関連付けられた観測された環境信号e(t)の実質的なコーパスを使用し、完全に訓練し得る。機械学習システム2470が訓練され、音モデルが作成された後、機械学習システム2470は、航空機が動作中であるまたは動作すると予想される環境において予想され得る外部のまたは内部の情報またはデータ(例えば、環境条件、操作特性、または位置)の集合を提供されてよく、機械学習システム2470は航空機の各音響制御装置に予測音を提供する。一部の実施態様では、機械学習システム2470は、航空機2410−1、2410−2、2410−3、2410−4の1つ以上に搭載されて設けられた1つ以上のコンピューティング装置またはコンピューティングマシンに常駐してよい、及び/またはそこで操作されてよい。機械学習システム2470は、訓練のために、観測された音響信号及び他の航空機2410−1、2410−2、2410−3、2410−4のセンサによって測定された音のコーパスに関する情報またはデータを受信してよく、いったん訓練されると、機械学習システム2470は、入力として、例えばリアルタイムでまたはほぼリアルタイムで航空機によって実際に観測される外部のまたは内部の情報またはデータを受信してよく、情報またはデータに基づいて予測音に対応する出力を生成してよい。
他の実施態様では、機械学習システム2470は、1つ以上の中心に位置するコンピューティング装置またはコンピューティングマシンに常駐してよい、及び/またはそこで操作されてよい。機械学習システム2470は、航空機2410−1、2410−2、2410−3、2410−4のそれぞれのセンサによって測定される音のコーパスに関する情報またはデータを受信してよい。いったん機械学習システム2470が訓練されると、機械学習システム2470は、それぞれの航空機によって実際に観測される外部のまたは内部の情報またはデータに基づいて、航空機の動作中に異なる音響制御装置で音を予測する音モデルを用いて、フリート内の航空機のコンピューティング装置またはコンピューティングマシンをプログラムするために使用されてよい。さらに他の実施態様では、機械学習システム2470は、入力として、例えば無線手段を介して動作中の航空機から外部のまたは内部の情報またはデータを受信するようにプログラムされてよい。機械学習システム2470は次いで、受信した情報またはデータに基づいて航空機上の異なる音響制御装置で予測音に対応する出力を生成し、係る予測音を航空機に返してよい。例えば、航空機及び機械学習システム2470は、ある期間にわたって収集される情報のバッチを交換してよい。例えば、航空機は3秒の期間(または任意の他の期間)、外部の及び/または内部の情報またはデータを測定し、その測定した情報またはデータを機械学習システム2470に送信してよい。機械学習システム2470は、情報またはデータを受信すると、受信した情報またはデータに基づいて航空機上の異なる音響制御装置で予測音に対応する出力を生成し、それらの出力を航空機に送信する。航空機は次いで、プロペラブレードに対応するアンチサウンドを生成させ、プロペラ回転時に命令された揚力を生じさせる1つ以上のプロペラブレード加工の位置、及び/または変換器(複数可)音出力を決定するために、受信した出力を使用する。代わりに、またはそれに加えて、受信した出力は、音を抑制するまたはそれ以外の場合変更することになる(例えば、周波数スペクトルが変更される)1つ以上のプロペラブレード加工の位置及び/または変換器音出力を決定するために航空機によって使用されてよい。同様に、1つ以上のプロペラブレード加工の位置を変更すること、及び/または変換器(複数可)から異なる出力音を生成することに加えて、プロペラブレードの形状も調整されてよい。このプロセスは、航空機が飛行中または操作可能である間続行してよい。
例えば、航空機2410の原点、目的地、速度、及び/または計画高度(例えば、航空機の通過計画)等の変数が既知であり、環境条件及び操作特性等の変数が既知または推定され得る場合、係る変数は訓練された機械学習システム2470に入力として提供されてよい。以後、航空機2410が係る環境条件の中で及び係る操作特性に従って原点から目的地に移動するにつれ、航空機2410の各プロペラ及び/または音響制御装置で予測され得る音は、訓練された機械学習システム2470から出力として受信されてよい。係る出力から、例えばアンチサウンドを生成する及び/または生成された音を抑制する等の、生成された音を変更する、1つ以上のプロペラブレード加工の位置、プロペラブレードの形状、回転速度、及び/または変換器(複数可)出力音が決定されてよい。調整は、航空機2410が原点から目的地への経路にあるときにリアルタイムでまたはほぼリアルタイムで決定され、実行されてよい。
図24Cを参照すると、環境信号e(t)の形をとる操作入力2460が訓練された機械学習システム2470に提供され、予測音の形をとる操作出力2465が音モデルによって作り出され、訓練された機械学習システム2470から受信される。例えば、操作入力2460は、航空機のコース及び速度、原点、目的地、もしくは介在ポイントの1つ以上の近傍の風速、航空機が移動することが予期される高度、ならびに原点、目的地、もしくは介在ポイントの1つ以上の近傍の湿度レベルと温度だけではなく、原点、目的地のまたはあらゆる介在ポイントの座標を含むが、これに限定されるものではない、航空機の計画される通過に関する外部のもしくは内部の情報もしくはデータ(例えば、予測される環境条件もしくは操作条件)、または航空機の実際の通過に関する外部のもしくは内部の情報(例えば、実際に観測されたまたは決定された環境条件もしくは操作条件)を含んでよい。操作出力2465は、例えば航空機が類似するコースに沿ってもしくは速度で、もしくは類似する高度で移動する、または類似する風速、湿度レベル、または温度に遭遇するとき等、航空機が操作入力2460と一致するように動作するときに発生が予期される航空機の多様なプロペラでの音に関する情報を含んでよい。
操作入力2460に基づいて決定された操作出力2465に少なくとも部分的に基づいて、例えば操作出力2465と約180度位相がずれている振幅及び周波数を有する音等のアンチサウンド2465’が決定される。一部の実施態様では、アンチサウンド2465’の強度は、例えばアンチサウンド2465’の強度が航空機2410の動作中の予測音のまたは実際に発生する音の強度に等しくなるように、操作出力2465と関連付けられた音の影響を完全に消すまたは弱めるために選択されてよい。代わりに、一部の実施態様では、図24Cに示すように、アンチサウンド2465’の強度は、例えばアンチサウンド2465’の強度が予測音の強度に満たないように、操作出力2465と関連付けられた音の影響をそれ以外の場合修正するまたは弱めるために選択されてよい。さらに他の例では、アンチサウンドを生成するためにプロペラブレード加工の位置、プロペラブレードの形状、及び/または変換器音出力を選択するよりむしろ、プロペラブレード加工の位置、プロペラブレードの形状、及び/または変換器音出力は、生成された音を削減する及び/またはそれ以外の場合変更するために選択されてよい。
当業者は、任意の種類または形の機械学習システム(例えば、ハードウェア及び/またはソフトウェア構成要素もしくはモジュール)が、本開示に従って利用され得ることを認識するであろう。例えば、音は、最近傍方法もしくは分析、人工神経ネットワーク、条件付き確率場、因数分解法もしくは技術、K平均クラスタ解析もしくは技法、対数尤度類似性またはコサイン類似性等の類似性測度、潜在的ディリクレ配分法もしくは他のトピックモデル、または潜在的意味解析を含むが、これに限定されるものではない、1つ以上の機械学習アルゴリズムまたは技術に従って、環境条件、操作特性、または航空機の物理的な場所もしくは位置の内の1つ以上と関連付けられてよい。上記のアルゴリズムもしくは技法のいずれか、または任意の他のアルゴリズムもしくは技法を使用し、測定音と係る環境条件、操作特性、または航空機の位置との間の相対的な関連性が決定されてよい。
一部の実施態様では、機械学習システムは予測音だけではなく、信頼区間、信頼水準、または予測音が、所与の位置での所与の操作特性の影響を受ける所与の環境における航空機のプロペラもしくはフレーム上の他の位置で発生する確率もしくは尤度の他の測度もしくは測定基準も識別してよい。機械学習システムが、記録された環境信号及び音の十分に大きいコーパスを使用し、訓練され、信頼できる音モデルが作成される場合、アンチサウンドまたはそれによって識別された抑制された音と関連付けられた信頼区間は相当高くなり得る。
航空機の多様なプロペラまたはフレーム上の他の位置で発生する音と関連付けられてよい1つの変数は、航空機の位置(例えば、緯度または経度)であり、位置と関連付けられたその外部のまたは内部の情報またはデータは、その位置での航空機のプロペラまたはフレーム上の他の位置で発生する音を予測するために使用され得るが、当業者は、本開示のシステム及び方法がこのように限定されないことを認識するだろう。むしろ、音は、類似する環境条件を有するまたは航空機に類似する操作特性を使うことを必要とする地域または位置について予測されてよい。例えば、ブリティッシュコロンビア州、バンクーバーにおける、及び英国、ロンドンにおける環境条件は概して互いに類似していることが知られているため、バンクーバー地域で動作している航空機の多様なプロペラまたはフレーム上の他の位置で発生する音に関して収集される情報またはデータは、ロンドン地域で動作中の航空機のプロペラもしくはフレーム上の他の位置で発生する場合がある音を予測するために、またはロンドン地域で動作しているときに、プロペラブレード加工の異なる位置を有する、異なる速度で回転する、及び/もしくは変換器(複数可)から異なる音を出力する異なるプロペラによって出力されるアンチサウンドを生成するために使用されてよい。同様に、ロンドン地域で動作中の航空機のプロペラまたはフレーム上の他の位置で発生する音に関して収集される情報またはデータは、バンクーバー地域で動作中の航空機のプロペラもしくはフレーム上の他の位置で発生する音を予測するために、またはバンクーバー地域で動作しているときに、プロペラブレード加工の異なる位置を有する、異なる速度で回転する、及び/または変換器(複数可)から異なる音を出力する異なるプロペラによって出力されるアンチサウンドまたは抑制された音を生成するために使用されてよい。
本開示によると、訓練された機械学習システムは、調整可能なプロペラブレード加工の異なる位置、異なるプロペラブレード形状、及び/または異なる変換器出力のために異なるプロペラブレード加工を有し、ならびに航空機のサイズ、形状、または構成に基づいて、及び係る航空機の環境条件、操作特性、及び/または位置に関して異なる航空機のために異なる回転速度で動作しているときの異なるプロペラブレードの音響プロファイルを作成するために使用されてよい。係る音響プロファイルに基づいて、アンチサウンドは、それぞれの環境条件、操作特性または位置、及び出力の関数として係る航空機に位置する音響制御装置のために必要に応じて決定されてよい。音響制御装置は、プロペラのために決定されたアンチサウンド及び命令された揚力を利用して、決定されたアンチサウンドを生成し、対応する命令された揚力を生じさせる、1つ以上のプロペラブレード加工の位置、回転速度、及び/または変換器音出力を選択してよい。
図24Dを参照すると、複数のプロペラ2413−1、2413−2、2413−3、2413−4、及び複数のモータ2415−1、2415−2、2415−3、2415−4を含む航空機2410−5は、コネチカットのハートフォードからグラストンベリーへの経路に示されている。各プロペラ2413は、同じ音または異なる音を生成してよく、航空機の異なる位置でセンサ2406によって測定される音は類似する場合もあれば、異なる場合もある。測定音を消す、削減する、及び/またはそれ以外の場合変更するために、アンチサウンドが決定され、プロペラ回転時にプロペラに決定されたアンチサウンドを生成させる、1つ以上のプロペラブレード加工の位置、対応するプロペラ速度、及び/または変換器音出力が決定される。上述したように、アンチサウンドは、航空機に配置されたセンサによって決定された実際の音の測定に基づいて決定されてよい、及び/またはアンチサウンドは、内部のまたは外部の情報またはデータに基づいて予測されてよい。同様に、各プロペラ2413−1、2413−2、2413−3、2413−4上のプロペラブレード加工、及び/または各プロペラ上の変換器からの変換器音出力は独立して調整されてよく、異なるように調整されてよく、プロペラは異なる速度で回転してよい、及び/または異なるアンチサウンドを生成してよい。一部の実施態様では、アンチサウンドを生成するためにプロペラブレード加工の位置及び/または変換器音出力を選択するよりむしろ、またはそれに加えて、プロペラブレード加工の位置及び/または変換器音出力は、予測音及び/または測定音を抑制するまたはそれ以外の場合変更する(例えば、周波数スペクトルを変更する)ために選ばれてよい。同様に、プロペラの形状は、アンチサウンドを生成するために、及び/または生成された音を抑制するもしくはそれ以外の場合変更するために調整されてよい。
図25を参照すると、実施態様によるアクティブな音響制御のための1つのシステム2500の構成要素のブロック図が示されている。図25のシステム2500は、ネットワーク2580を介して互いに接続された航空機2510及びデータ処理システム2570を含む。航空機2510は、プロセッサ2512、メモリ2514及びトランシーバ2516、ならびに複数の環境センサまたは操作センサ2520と、複数の音響制御システム2506を含む。各音響制御システムは、音響制御装置2506−2、及び任意選択で音響センサ2506−1を含む場合がある。
プロセッサ2512は、1つ以上の機械学習アルゴリズムまたは技術の実行を含むが、これに限定されるものではない任意の種類または形式の計算機能を実行するように構成されてよい。例えば、プロセッサ2512は、トランシーバ2516、環境センサもしくは操作センサ2520、及び/または音響制御システム2506を含むが、これに限定されるものではない航空機2510及びその上の1つ以上のコンピュータベースの構成要素の動作の任意の態様を制御し得る。航空機2510は、同様に、例えば1つ以上のロータ、モータ、方向舵、エルロン、フラップまたはその上に設けられた他の構成要素を動作させるための等、その動作を実施するための命令を生成し得る1つ以上の制御システム(図示せず)を含んでよい。係る制御システムは、1つ以上の他のコンピューティング装置またはコンピューティングマシンと関連付けられてよく、ネットワーク2580を介して、デジタルデータの送信及び受信を通じてデータ処理システム2570または1つ以上の他のコンピュータ装置(図示せず)と通信してよい。航空機2510は、例えば航空機を動作させるための命令、予測されたプロペラ音等の任意の種類の情報もしくはデータ、または環境センサもしくは操作センサ2520及び/または音響センサ2506−1の1つ以上によって取り込まれる情報もしくはデータを記憶するための1つ以上のメモリまたは記憶構成要素2514をさらに含む。
トランシーバ2516は、航空機2510が、例えば、ネットワーク2580を介してまたは直接的に、例えばユニバーサルシリアルバス(つまり「USB」)もしくは光ファイバケーブル等の有線技術、またはBluetooth(登録商標) もしくは任意のWireless Fidelity(つまり「Wi−Fi」)プロトコル等の標準的な無線プロトコル等の1つ以上の有線手段または無線手段を介して通信できるように構成されてよい。
環境センサまたは操作センサ2520は、外部の情報もしくはデータまたは内部の情報もしくはデータを含む、航空機2510が動作しているまたは動作することを予期されてよい環境の1つ以上の属性を決定するための任意の構成要素もしくは特徴を含む場合がある。図25に示すように、環境センサまたは操作センサ2520は、全地球測位システム(「GPS」)の受信機もしくはセンサ2521、コンパス2522、速度計2523、高度計2524、温度計2525、気圧計2526、湿度計2527、ジャイロスコープ2528、及び/またはマイク2532を含む場合があるが、これらに限定されるものではない。GPSセンサ2521は、GPSネットワーク(図示せず)の1つ以上のGPS衛星から航空機2510の位置に関係する信号(例えば、三辺測量のデータまたは情報)を受信するように適応された任意の装置、構成要素、システム、または計器であってよい。コンパス2522は、地球(例えば、その極)に対して固定される基準のフレームに対して1つ以上の方向を決定するように適応された任意の装置、構成要素、システム、または計器であってよい。速度計2523は、航空機2510の速度または速力を決定するための任意の装置、構成要素、システム、または計器であってよく、ピトー管、加速度計、または速度、速力、もしくは加速度を決定するための他の特徴等の関係する構成要素(図示せず)を含んでよい。
高度計2524は、航空機2510の高度を決定するための任意の装置、構成要素、システム、または計器であってよく、任意の数の気圧計、送信機、受信機、レンジファインダ(例えば、レーザーもしくはレーダー)、または高さを決定するための他の特徴を含んでよい。温度計2525、気圧計2526、及び湿度計2527は、航空機2510の近傍の中の局所的な気温、大気圧、または湿度を決定するための任意の装置、構成要素、システム、または計器であってよい。ジャイロスコープ2528は、例えば航空機2510の向き等の向きを決定するための任意の機械的なまたは電気的な装置、構成要素、システム、または計器であってよい。例えば、ジャイロスコープ2528は、少なくとも1対のジンバル及びフライホイールまたはロータを有する従来の機械的なジャイロスコープであってよい。代わりに、ジャイロスコープ2528は、動的に調整されたジャイロスコープ、光ファイバジャイロスコープ、半球形の共振器ジャイロスコープ、ロンドンモーメントジャイロスコープ、微小電気機械センサジャイロスコープ、リングレーザージャイロスコープ、もしくは振動構造ジャイロスコープ等の電気部品、または航空機2510の向きを決定するための任意の他の種類のもしくは形の電気部品であってよい。マイク2532は、任意の強度の、及び任意のもしくはすべての周波数の音響エネルギーを1つ以上の電気信号に変換するように構成された、任意の種類または形の変換器(例えば、ダイナミックマイク、コンデンサマイク、リボンマイク、クリスタルマイク等)であってよく、任意の数の振動板、磁石、コイル、板、または係るエネルギーを検出し、記録するための他の類似した特徴を含んでよい。また、マイク2532は、別々の構成要素として、または例えばデジタルカメラ等の撮像装置等の1つ以上の他の構成要素と組み合わせて提供されてもよい。さらに、マイク2532は、任意の及びすべての方向から音響エネルギーを検出し、記録するように構成されてよい。
当業者は、環境センサまたは操作センサ2520が、本開示によって航空機2510の近傍の中の環境条件を決定するための任意の種類または形の装置または構成要素を含んでよいことを認識するであろう。例えば、環境センサまたは操作センサ2520は、1つ以上の空気モニタセンサ(例えば、酸素センサ、オゾンセンサ、水素センサ、一酸化炭素センサ、または二酸化炭素センサ)、赤外線センサ、オゾンモニタ、pHセンサ、磁気異常検出器、金属探知器、放射線センサ(例えば、ガイガーカウンタ、中性子検出器、アルファ検出器)、高度インジケータ、デプスゲージ、加速度計等、及び1つ以上の撮像装置(例えば、デジタルカメラ)を含んでよく、図25に示すセンサ2521、2522、2523、2524、2525、2526、2527,2528、2532に限定されない。
データ処理システム2570は、それと関連付けられた複数のデータストア2574を有する1つ以上の物理コンピュータサーバ2572、及び任意の特定の目的または一般的な目的のために設けられた1つ以上のコンピュータプロセッサ2576を含む。例えば、図25のデータ処理システム2570は、音、プロペラブレード加工の位置、対応する揚力、アンチサウンド、及び/または航空機2510から受信された他の情報もしくはデータを受信する、分析する、もしくは記憶するという専用の目的のために独立して提供されてよい、または代わりに1つ以上の他の機能だけではなく係る音、情報またはデータを受信する、分析する、もしくは記憶するように構成された1つ以上の物理サービスもしくは仮想サービスと組み合わせて提供されてよい。サーバ2572は、データストア2574及びプロセッサ2576に接続されてもよく、またはそうでなければデータストア2574及びプロセッサ2576と通信してもよい。データストア2574は、音の情報もしくはデータ、及び/または環境条件、操作特性、もしくは位置に関する情報もしくはデータを含むが、これに限定されるものではない任意の種類の情報もしくはデータを任意の目的のために記憶してよい。また、サーバ2572及び/またはコンピュータプロセッサ2576は、デジタルデータを送信する及び受信することを通じて、線2578によって示すように、ネットワーク2580に接続してもよい、またはそれ以外の場合ネットワーク2580と通信してもよい。例えば、データ処理システム2570は、例えばネットワーク2580を介して航空機2510から、または互いから、または1つ以上の他の外部コンピュータシステム(図示せず)から受信されたメディアファイル等の、メディアファイル等の情報またはデータを受信し、1つ以上のデータストアに記憶する能力または容量を有する任意の施設、ステーション、または場所を含んでよい。一部の実施態様では、データ処理システム2570は、物理的な場所に設けられてよい。他の係る実施態様では、データ処理システム2570は、例えば「クラウド」ベースの環境等の1つ以上の代替位置または仮想位置に設けられてよい。さらに他の実施態様では、データ処理システム2570は、航空機2510を含むが、これに限定されるものではない1つ以上の航空機に搭載されて設けられてよい。
ネットワーク2580は、任意の有線ネットワーク、無線ネットワーク、またはその組み合わせであってよく、全体的にまたは部分的にインターネットを含んでよい。さらに、ネットワーク2580は、パーソナルエリアネットワーク、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、ケーブルネットワーク、衛星ネットワーク、携帯電話ネットワーク、またはその組み合わせであってもよい。例えば、ネットワーク2580は、インターネット等の様々な異なる関係者によって運用される可能性がある、リンクされたネットワークの公共的にアクセス可能なネットワークであってもよい。一部の実施態様では、ネットワーク2580は、企業または大学のイントラネット等のプライベートネットワークまたはセミプライベートネットワークであってよい。ネットワーク2580は、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ(GSM)ネットワーク、符号分割多元接続(CDMA)ネットワーク、ロングタームエボリューション(LTE)ネットワーク、または任意の他の種類の無線ネットワーク等の1つ以上の無線ネットワークを含んでよい。インターネットまたは他の上述の種類の通信ネットワークのいずれかを介して通信するためのプロトコル及び構成要素は、コンピュータ通信の当業者に周知であり、したがって、本明細書により詳細に記載される必要はない。
本明細書で説明するコンピュータ、サーバ、装置等は、必要な電子機器、ソフトウェア、メモリ、ストレージ、データベース、ファームウェア、論理/状態マシン、マイクロプロセッサ、通信リンク、ディスプレイまたは他の視覚もしくは音声ユーザーインタフェース、印刷装置、本明細書に記載された機能もしくはサービスのいずれかを提供する、及び/または本明細書に記載の結果を達成するための任意の他の入力/出力インターフェースを有する。また、当業者であれば、係るコンピュータ、サーバ、装置等のユーザーが、コンピュータ、サーバ、装置等と対話する、もしくは本開示のアイテム、リンク、ノード、ハブ、または任意の他の態様を「選択」するために、キーボード、キーパッド、マウス、スタイラス、タッチスクリーン、もしくは他の装置(図示せず)、または方法を操作し得ることを認識するだろう。
航空機2510またはデータ処理システム2570は、ウェブによって有効化される任意のアプリケーションもしくは機能、またはインターネットのアプリケーションもしくは機能、あるいはEメールまたは他のメッセージング技術を含む任意の他のクライアント/サーバアプリケーションまたは機能を使用してネットワーク2580に接続し得る、またはショートメッセージサービスまたは例えばマルチメディアメッセージングサービス(SMSまたはMMS)のテキストメッセージを介して互いに通信し得る。例えば、航空機2510は、ネットワーク2580を介して、リアルタイムまたはほぼリアルタイムで、または1つ以上のオフラインプロセスで、データ処理システム2570にまたは任意の他のコンピュータ装置に、同期メッセージまたは非同期メッセージの形で情報またはデータを送信するように適応されてよい。係る装置間で通信を提供するためのプロトコル及び構成要素は、コンピュータ通信の当業者には周知であり、本明細書でより詳細に説明する必要はない。
本明細書に説明するデータ及び/またはコンピュータ実行可能命令、プログラム、ファームウェア、ソフトウェア等(本明細書では「コンピュータ実行可能」構成要素とも呼ばれる)は、コンピュータまたはコンピュータ構成要素の中にあるか、コンピュータまたはコンピュータ構成要素によってアクセス可能なコンピュータ可読媒体に記憶されてよく、例えばプロセッサ2512もしくはプロセッサ2576等のコンピュータまたはコンピュータ構成要素、または任意の他のコンピュータもしくは制御システムは、航空機2510またはデータ処理システム2570によって利用され、プロセッサ(例えば、中央処理装置、つまり「CPU])による実行時に、プロセッサに本明細書に説明する機能、サービス及び/または方法のすべてまたは一部分を実行させる一連の命令を有する。係るコンピュータ実行可能命令、プログラム、ソフトウェア等は、フロッピードライブ、CD−ROMドライブ、DVD−ROMドライブ等のコンピュータ可読媒体に関連付けられたドライブ機構、ネットワークインタフェース等を使用し、または外部接続を介して1つ以上のコンピュータのメモリにロードし得る。
また、本開示のシステム及び方法の一部の実施態様は、本明細書に記載されるプロセスまたは方法を実行するようにコンピュータ(または他の電子機器)をプログラムするために使用され得る(圧縮された形または圧縮されていない形の)命令を記憶する非一過性の機械可読記憶媒体を含むコンピュータ実行可能プログラム製品として提供されてもよい。本開示の機械可読記憶媒体は、ハードドライブ、フロッピーディスケット、光ディスク、CD−ROM、DVD、ROM、RAM、消去可能プログラマブルROM(「EPROM」)、電気的消去可能プログラマブルROM(「EEPROM」)、フラッシュメモリ、磁気カードもしくは光カード、ソリッドステートメモリデバイス、または電子命令を記憶するのに適した他の種類の媒体/機械可読媒体を含んでよいが、これに限定されるものではない。さらに、実施態様は、(圧縮形式または非圧縮形式の)一過性の機械可読信号を含むコンピュータ実行可能プログラム製品として提供されてもよい。機械可読信号の例は、キャリアを使用して変調したか否かに関わらず、コンピュータプログラムをホストするまたは実行するコンピュータシステムまたは機械がアクセスするまたは含むように構成できる信号を含んでよいが、これに限定されるものではない、またはインターネットもしくは他のネットワークを通してダウンロードしてよい信号を含んでよい。
図26は、実施態様によるアクティブな飛行中の音響制御のための例のプロセス2600を示す流れ図である。例のプロセス2600は、2610でのように、航空機の目的地を決定することによって開始する。通過計画は次いで、2620でのように、原点から目的地までの航空機の通過のために決定されてよい。例えば、通過計画は、原点からの推定出発時間、原点と目的地との間の任意のウェイポイントの位置、所望される目的地到着時間、または通過と関連付けられた任意の他の関連性のある地理的制約もしくは時間的制約を指定してよい。例えば航空機のコースまたは速度等の通過計画、及び係るコースまたは速度を達成するために航空機の係るモータ、ロータ、方向舵、エルロン、フラップ、または他の特徴に与えられる対応する指示に従って原点から目的地までの通過を完了するために必要とされる航空機の操作特性は、2622でのように予測され得る。通過計画に従った原点から目的地までの通過中に遭遇されると予期される環境条件も、2624でのように予測され得る。例えば、航空機の出発または到着の時刻または日付の、及び原点または目的地の位置の天気予報は、任意の基準で特定されてよい。
特定された通過計画、予測された操作特性、及び予測された環境条件は、2626でのように、初期入力として訓練された機械学習システムに提供される。機械学習システムは、最近傍方法もしくは分析、因数分解法もしくは技術、K平均クラスタ解析もしくは技法、対数尤度類似性またはコサイン類似性等の類似性測度、潜在的ディリクレ配分法もしくは他のトピックモデル、または潜在的意味解析等の1つ以上のアルゴリズムまたは技術を利用してよく、環境情報、操作情報、または位置に基づいた情報を、航空機のプロペラまたはフレーム上の他の位置と関連付けるように訓練されてよい。一部の実施態様では、訓練された機械学習システムは、航空機に搭載されて設けられた1つ以上のコンピューティング装置またはコンピューティングマシンに常駐する、及び/またはそこで動作してよい。一部の他の実施態様では、訓練された機械学習システムは、例えばネットワークを介してアクセス可能な「クラウド」ベースの環境に等、1つ以上の代替位置または仮想位置に常駐する。
予測音は、2630でのように、航空機のプロペラまたはフレーム上の他の位置に位置するそれぞれの音響制御装置ごとの出力として機械学習システムから受信される。係る音は、通過計画に従った原点から目的地への航空機の通過全体について各プロペラで予想される平均の音または一般的な音であってよい、または航空機の予測される位置、原点からの航空機の出発と目的地での航空機の到着の間の時間に基づいて、及び/もしくは航空機のフレーム上のセンサの位置に基づいて変化するもしくは異なる場合がある。代わりにまたはさらに、機械学習システムは、信頼区間、信頼水準、または各音響制御装置のための予測音が、所与の位置での所与の操作特性の影響を受ける所与の環境で発生する確率もしくは尤度の別の測度もしくは測定基準も決定してよい。
2640でのように、予測音に基づいて、各音響制御装置で予測音を弱めることを目的とするアンチサウンドが決定される。アンチサウンドに基づいて、2645でのように、音響制御装置に隣接するプロペラブレードに、航空機が通過計画に従って所与の位置の近傍の中にあるときにアンチサウンドを生成させ、操作特性を達成する1つ以上のプロペラブレード加工の位置、回転速度、及び/または変換器出力音が決定される。一部の実施態様では、同じ揚力を生じさせ、アンチサウンドを生成するプロペラブレード加工の位置の異なる構成のための動力の引き出しが、アンチサウンドを生成する際に使用するためのプロペラブレード加工の位置を決定する際に考慮されてよい。
一部の実施態様では、予測音は、それぞれの所与の位置での航空機について定められた許容音響レベル及び/または振幅の許容周波数スペクトルに比較されてよく、予測音が許容音響レベル以下となる及び/または許容周波数範囲内となるように、予測音を変更する必要があるかどうか判断されてよい。予測音を変更すると判断される場合、上述したように、適切なアンチサウンド及び/または変換器出力音を生成するプロペラブレード加工の位置が決定されてよい。代わりに、またはそれに加えて、予測音を許容音響レベル以下の点まで抑制させる、及び/または周波数スペクトルが、振幅が許容周波数範囲内となるように調整される、プロペラブレード加工の位置及び/または変換器出力音が決定されてよい。
航空機は、2650でのように原点から目的地に出発し、航空機の各音響制御装置は対応するプロペラの1つ以上のプロペラブレード加工の位置を調整する、及び/または原点から目的地までの通過中の特定の位置でアンチサウンドを生成するために対応するプロペラの変換器(複数可)に信号を送信する。例えば、航空機は、1つ以上のGPS受信機またはセンサを使用し、通過中のその位置をモニタし、各音響制御装置に指示を送るまたは位置情報を提供してよい。それに応じて、各音響制御装置は、各位置に対応するアンチサウンドを生成するために1つ以上のプロペラブレード加工の位置を変更させる、及び/または変換器にアンチサウンドに含まれる決定された出力音を生成させるために変換器に信号を送信する。アンチサウンドは、2660でのように、プロペラによって生成された変更された音と干渉する。次いで、2670でのように、航空機が目的地に到着したかどうかが判断される。航空機が目的地に到着した場合、例のプロセス2600は完了する。
しかしながら、航空機が目的地にまだ到着していない場合、例のプロセス2600は、2672でのように、通過中の航空機の実際の操作特性を判断する。例えば、航空機の実際のコースまたは速度、及び航空機に係るコースまたは速度を達成させた操作上の動作、イベント、もしくは指示に関する情報またはデータが、取り込まれ、航空機に搭載された、または例えばネットワークを介してアクセス可能なクラウドベースの環境に等、1つ以上の代替位置もしくは仮想位置に設けられてよい少なくとも1つのデータストアに記録されてよい。2674でのように、航空機が通過中に遭遇する環境条件も決定される。例えば、航空機の近傍の中の実際の風速、湿度レベル、温度、降雨、または任意の他の環境上の事象または状況も取り込まれ、少なくとも1つのデータストアに記録されてよい。
決定された操作特性及び環境条件に関する情報またはデータは、2676でのように、更新された入力としてリアルタイムでまたはほぼリアルタイムで訓練された機械学習システムに提供される。一部の実施態様では、操作特性または環境条件に対応する値が、訓練された機械学習システムに提供される。一部の他の実施態様では、決定された操作特性または決定された環境条件と、予測された操作特性または予測された環境条件との間の相違点または差異に対応する値が、訓練された機械学習システムに提供される。
決定された操作特性及び/または決定された環境条件に基づいて、2680でのように、音響制御装置ごとの予測音が、更新された出力として訓練された機械学習システムから受信される。上述したように、各音響制御装置で発生すると予測される音は、航空機の通過計画に従って予測されてよく、係る予測音に基づいて決定されるアンチサウンドは、通過計画、及び位置、地勢、人口密度、または他の基準等の原点、目的地、または任意の介在するウェイポイントの属性を含む、通過計画に関する他の関連する情報またはデータに基づいて決定されてよい。更新された出力に基づいて訓練された機械学習システムから受信された予測音を弱めるためのアンチサウンドは、プロセスがボックス2660に戻る前に決定される。ボックス2660では、更新されたアンチサウンドが、2690でのように生成されるように、1つ以上のプロペラブレード加工の位置が調整されてよい、及び/または変換器出力が変更されてよい。上述したように、アンチサウンドを生成するよりむしろ、またはそれに加えて、更新された予測音を抑制する、またはそれ以外の場合変更するプロペラブレード加工の位置及び/または変換器音出力が決定されてよい。
本明細書に開示する実施態様は、プロペラが揚力を生じさせるように、プロペラを回転させるように構成された第1のモータを含む航空機を含んでよい。プロペラは、モータがプロペラを回転させることができるようにモータに結合されるハブ、及びハブから伸長するプロペラブレードの内の1つ以上を含む。プロペラブレードは、前縁部、先端、後縁部、及び前縁部に沿って配置された複数のプロペラブレード加工の内の1つ以上を含む。さらに、複数のプロペラブレード加工の第1のセットは、前縁部に沿って異なる距離に配置され、前縁部の上方に伸長してよく、複数のプロペラブレード加工の第2のセットは、前縁部に沿って異なる距離に配置され、前縁部の下方に伸長してよい。
任意選択で、航空機は、複数のプロペラブレード加工の少なくともいくつかに結合され、プロペラブレードが回転中にプロペラブレード加工の少なくともいくつかを移動させるように構成されたプロペラブレード加工調整コントローラをさらに含んでよい。また、プロペラブレード加工調整コントローラは、プロペラブブレードに沿って伸長し、プロペラブレード加工の少なくともいくつかに接触するアクチュエータを含んでよく、これによりアクチュエータが第1の調整アーム位置にあるときには、複数のプロペラブレード加工の少なくともいくつかが第1のプロペラブレード加工位置にあり、調整アームが第2の調整アーム位置にあるときには、調整アームが、複数のプロペラブレード加工の少なくともいくつかを、第1のプロペラブレード加工位置とは異なる第2のプロペラブレード加工位置にあるようにする。任意選択で、航空機は、航空機の回りで生成される音をモニタするように構成されたセンサも含んでよく、プロペラブレード加工調整コントローラは、少なくとも部分的に音に基づいて第1の調整アーム位置から第2の調整アーム位置に調整アームを移動させてよい。任意選択で、複数のプロペラブレード加工の少なくともいくつかはプロペラブレードに、複数のプロペラブレード加工の少なくともいくつかが第1のプロペラブレード加工位置にあり、プロペラブレードが第1の速度で回転しているときに第1の音を生成させ、複数のプロペラブレード加工の少なくともいくつかが第2のプロペラブレード加工位置にあり、プロペラブレードが第1の速度で回転しているときに第2の音を生成させてよい。さらに、プロペラブレード加工調整コントローラは、第2の音が、音と結合し、音を変更するときに第1の調整アーム位置から第2の調整アーム位置に調整アームを移動させてよい。
本明細書に開示する実施態様は、ハブ、先端、及びハブと先端との間に延在する表面領域の内の1つ以上を含むプロペラブレードを含んでよい。表面領域は、上側、下側、前縁部、及び後縁部を含む。前縁部はハブから先端に伸長し、複数のプロペラブレード加工を含んでよく、複数のプロペラブレード加工のそれぞれは、表面領域に対して垂直の構成要素または表面領域に対して水平な構成要素の内の少なくとも1つを含む前縁部からの方向で伸長する。
任意選択で、プロペラブレードは、上側に配置された第2の複数のプロペラブレード加工をさらに含んでよい。任意選択で、プロペラブレードは、下部側面に配置された第2の複数のプロペラブレード加工を含んでもよい。任意選択で、プロペラブレードは、後縁部に配置された第2の複数のプロペラブレード加工を含んでもよい。任意選択で、プロペラブレードは、複数のプロペラブレード加工の第1のプロペラブレード加工の位置を第1の位置から第2の位置に変更するように構成されたプロペラブレード加工調整コントローラを含んでもよく、プロペラブレードは、回転中であり、第1のプロペラブレード加工が第1の位置にあるときに第1の音を生成し、回転中であり、第1のプロペラブレード加工が第2の位置にあるときに第2の音を生成する。任意選択で、プロペラブレード加工調整コントローラは、第1のプロペラブレード加工が第1の位置にあるのか、それとも第2の位置にあるのかを示す無線通信を受信するように構成された通信構成要素と、第1のプロペラブレード加工と接触し、無線通信に含まれる表示に少なくとも部分的に基づいて、第1のプロペラブレード加工を第1の位置から第2の位置に移動させるように構成されたアクチュエータとを含んでもよい。任意選択で、プロペラブレードは、プロペラブレードに含まれ、アクチュエータに電力を提供するように構成された電源をさらに含んでよい。任意選択で、電源は、燃料電池、電池、またはソーラーパネルの内の少なくとも1つであってよい。任意選択で、複数のプロペラブレード加工の少なくともいくつかは、形状及びサイズで変化してよい。任意選択で、複数のプロペラブレード加工の第1のプロペラブレード加工は、第1のプロペラブレード加工が、表面領域に対して垂直な構成要素を含む前縁部からの方向で伸長する第1の位置から、第1のプロペラブレード加工が表面領域とほぼ同じ平面内にある第2の位置に移動するように構成されたアクチュエータを含んでよい。
本明細書に開示する実施態様は、フレームと、フレームに結合された第1のモータと、第1のモータに結合され、第1のモータによって回転可能な第1のプロペラであって、第1のプロペラが、第1のモータによって回転されるときに第1の音を生成するように第1のプロペラに配置された第1の複数のプロペラブレード加工を含む第1のプロペラと、フレームに結合された第2のモータと、第2のモータに結合され、第2のモータによって回転可能な第2のプロペラの内の1つ以上を有する航空機を含んでよい。第2のプロペラは、第2のプロペラが、第2のモータによって回転されるときに第2の音を生成するように、第2のプロペラに配置された第2の複数のプロペラブレード加工を含んでよく、第2の音は第1の音との干渉を引き起こす。
任意選択で、航空機の第2のプロペラは、第2の複数のプロペラブレード加工の少なくともいくつかの位置が変更されるときに、第2のプロペラブレードが第3の音を生成するように、第2のプロペラが回転中に、第2の複数のプロペラブレード加工の少なくともいくつかの位置を変更するように構成されたプロペラブレード加工調整コントローラをさらに含んでよい。
任意選択で、航空機は、航空機によって生成される音を測定するように構成されたセンサを含んでもよい。同様に、第2のプロペラは、第2の複数のプロペラブレード加工の少なくともいくつかの位置が変更されるときに、第2のプロペラブレードが第3の音を生成するように、第2の複数のプロペラブレード加工の少なくともいくつかの位置を第1の位置から第2の位置に変更する命令を受信するように構成されたプロペラブレード加工調整コントローラをさらに含んでよい。さらには、命令は、センサによって測定された音に少なくとも部分的に基づいてよい。任意選択で、センサは第2のプロペラに含まれてよい。任意選択で、第2のプロペラの第2の複数のプロペラブレード加工は、膨張可能な部分を含んでよく、回転中の第2のプロペラが、膨張可能部分が膨らんだときに第1の音を生成し、膨張可能な部分が膨らんでいないときに第2の音を生成する。
本明細書に開示する実施態様は、プロペラが揚力を生じさせるようにプロペラを回転させるように構成された第1のモータを含む航空機を含んでよい。任意選択で、プロペラは、モータがプロペラを回転させることができるようにモータに結合されるハブ、及びハブから伸長するプロペラブレードを含んでよい。また、プロペラブレードは、前縁部と、先端と、後縁部と、ハブと先端との間及び前縁部と後縁部との間に延在する表面領域であって、上側及び下側を有する表面領域と、表面領域の少なくとも一部分に固着された消音材料であって、プロペラブレードが回転するにつれ、プロペラブレードを通る空気からの音を吸収し、抑制するように構成された消音材料とを含んでもよい。
任意選択で、消音材料は、羽毛、フロッキング材料、ベルベット材料、サテン材料、木綿材料、レーヨン材料、ナイロン材料、スエード材料、合成繊維材料、ロープ、麻、または絹材料の内の1つ以上であってよい。任意選択で、表面領域は少なくとも2つのセグメントを含んでよく、各セグメントは異なる消音材料を含む。任意選択で、消音材料はプロペラブレードの上側を覆ってよい。任意選択で、消音材料はプロペラブレードの下側を覆ってよい。
本明細書に開示する実施態様は、ハブと、先端と、ハブと先端との間に延在する表面領域であって、上側、下側、前縁部、及び後縁部を有する表面領域と、プロペラブレードの表面領域の少なくとも一部分に固着された消音材料の内の1つ以上を含むプロペラブレードを含んでよい。
任意選択で、第1の消音材料は上側に固着されてよく、第2の消音材料は下側に固着されてよい。任意選択で、プロペラブレードは、プロペラブレードを通る空気を乱すように構成されたプロペラブレードの前縁部に沿って配置された複数のセレーションをさらに含んでよく、消音材料は、乱された空気によって生成される音の少なくとも一部分を吸収するように構成されてよい。任意選択で、プロペラブレードは、複数のセレーションの第1のセレーションの位置を第1の位置から第2の位置に変更するように構成されたコントローラをさらに含んでよい。同様に、プロペラブレードは、回転中であり、第1のセレーションが第1の位置にあるときに第1の音を生成してよく、回転中であり、セレーションが第2の位置にあるときに第2の音を生成してよい。任意選択で、コントローラは、第1のセレーションが第1の位置にあるのか、それとも第2の位置にあるのかを示す無線通信を受信するように構成された通信構成要素を含んでよい。任意選択で、航空機は、第1のセレーションと接触し、無線通信に含まれる表示に少なくとも部分的に基づいて、第1のセレーションを第1の位置から第2の位置に移動させるように構成されたアクチュエータを含んでよい。任意選択で、プロペラブレードは、プロペラブレードに含まれ、アクチュエータに電力を提供するように構成された電源を含んでもよい。任意選択で、複数のセレーションの少なくともいくつかは、形状及びサイズで変化してよい。任意選択で、消音材料はプロペラブレードの表面領域の少なくとも一部分の上で変化してよい。任意選択で、プロペラブレードは、空気流を乱すように構成される後縁部から伸長する可撓フリンジを含んでもよい。任意選択で、可撓フリンジは、弾性材、剛体材料、炭素複合材、セラミック材料、多孔質材、布地材料、羽毛、繊維性材料、革材料、毛皮材料、合成材料、または繊維性材料の内の少なくとも1つから形成されてよい。
本明細書に開示する実施態様は、フレームと、フレームに結合された第1のモータと、第1のモータに結合され、第1のモータによって回転可能な第1のプロペラであって、第1のプロペラの回転によって生成された音が抑制されるように、第1のプロペラの表面領域の少なくとも一部分に固着された第1の消音材料を含む第1のプロペラと、フレームに結合された第2のモータと、第2のモータに結合され、第2のモータによって回転可能な第2のプロペラであって、第2のプロペラの回転によって生成される音が抑制されるように、第2のプロペラの表面領域の少なくとも一部分に固着された第2の消音材料を含む第2のプロペラの内の1つ以上を含む航空機を含んでよい。
任意選択で、第1のプロペラは、表面領域に沿って複数の開口部を含んでよい。任意選択で、第1のプロペラは、第1のプロペラの前縁部に沿って複数のセレーションを含んでよい。任意選択で、第1の消音材料は、第1のプロペラの表面領域の第1の部分に固着されてよく、第3の消音材料は、第1のプロペラの表面領域の第2の部分に固着されてよい。任意選択で、第1の部分は表面領域の上側であってよく、第2の部分は第1のプロペラの表面領域の下側であってよい。
本明細書に開示する実施態様は、プロペラが揚力を生じさせるように、プロペラを回転させるように構成された第1のモータを含む航空機を含んでよい。任意選択で、プロペラは、モータがプロペラを回転させることができるようにモータに結合されるハブ、及びハブから伸長するプロペラブレードの内の1つ以上を含んでよい。プロペラブレードは、前縁部と、先端と、後縁部と、ハブ及び先端からならびに前縁部と後縁部との間に延在する表面領域であって、上側及び下側を有する表面領域と、表面領域の少なくとも一部分に形成された第1の複数のくぼみであって、第1の深さ及び第1の形状を有する第1の複数のくぼみの内の1つ以上を含んでよい。また、第1の複数のくぼみは、プロペラブレードの上を通る空気がプロペラブレードに付着したままとなる持続時間を増やしてもよい。
任意選択で、第1の複数のくぼみは、プロペラブレードの先端に向かって配置され、プロペラブレードの回転によって生じる先端渦を変更してよい。ここから任意選択で、航空機は、表面領域の少なくとも一部分に形成された第2の複数のくぼみを含んでもよく、第2の複数のくぼみは、第1の深さよりも大きい第2の深さ、及び第1の形状とは異なる第2の形状を有する。任意選択で、第1の複数のくぼみの密度は、プロペラブレードのハブに向かってよりも、プロペラブレードの先端に向かってより高くなってよい。任意選択で、航空機は、プロペラブレードの前縁部に沿って形成された第2の複数のくぼみを含んでもよい。
本明細書に開示する実施態様は、ハブと、先端と、ハブと先端との間に延在する表面領域であって、上側、下側、前縁部、及び後縁部を有する表面領域と、表面領域に形成された第1の複数のくぼみの内の1つ以上を含むプロペラブレードを含んでよい。
任意選択で、第1の複数のくぼみのそれぞれは、円形、正方形、矩形、長円形、三角形、半円、台形、平行四辺形、六角形、ひし形、四辺形、不規則な形状、多角形、または八角形から成る形状のグループから選択された形状を有してよい。任意選択で、プロペラブレードは、表面領域に形成された第2の複数のくぼみを含んでもよい。同様に、第1の複数のくぼみは第1の深さ及び第1の形状を有してよく、第2の複数のくぼみは第2の深さ及び第2の形状を有してよい。任意選択で、第1の複数のくぼみは上側に形成されてよく、第2の複数のくぼみは下側に形成されてよい。任意選択で、第1の複数のくぼみ及び第2の複数のくぼみは、プロペラブレードの表面領域の少なくとも一部分に沿って点在してよい。任意選択で、第1の複数のくぼみはパターンで並べられてよい。任意選択で、第1の複数のくぼみの密度は、プロペラブレードの表面領域の少なくとも一部分の上で変化してよい。任意選択で、プロペラブレードは、プロペラブレードの表面領域から伸長する第1の複数の突出部を含んでもよい。任意選択で、第1の複数のくぼみ及び第1の複数の突出部は、プロペラブレードの表面領域の少なくとも一部分に沿って点在してよい。任意選択で、第1の複数のくぼみのサイズ、形状、深さ、または位置の内の少なくとも1つは、プロペラブレードの表面領域の少なくとも一部分の上で変化してよい。
本明細書に開示する実施態様は、フレームと、フレームに結合された第1のモータと、第1のモータに結合され、第1のモータによって回転可能な第1のプロペラであって、第1のプロペラの表面領域の中に第1の深さを有する第1の複数のくぼみを含む第1のプロペラと、フレームに結合された第2のモータと、第2のモータに結合され、第2のモータによって回転可能な第2のプロペラであって、第2のプロペラの表面領域の中に第2の深さを有する第2の複数のくぼみを含む第2のプロペラの内の1つ以上を含む航空機を含んでよい。同様に、第1の深さは第2の深さと異なってよい。
任意選択で、第1の複数のくぼみは、第1のプロペラが回転時に第1の音を生成するように第1のプロペラの表面領域に第1の配列で配置されてよく、第2の複数のくぼみは、第2のプロペラが回転時に第2の音を生成するように第2のプロペラの表面領域に第2の配列で配置されてよい。任意選択で、第1の複数のくぼみは、第1のプロペラの表面領域に配置されて、第1のプロペラの回転によって生じる渦を変更してよい。任意選択で、第1のプロペラは、第1のプロペラの表面領域に形成された第3の複数のくぼみを含んでよく、第3の複数のくぼみは、第1の複数のくぼみのサイズ、形状、または第1の深さとは異なるサイズ、形状、または深さの内の少なくとも1つを有する。任意選択で、第1の複数のくぼみの少なくともいくつかは、第1のプロペラの表面領域の前縁部に沿って形成されてよい。
本明細書に開示する実施態様は、プロペラが揚力を生じさせるように、プロペラを回転させるように構成された第1のモータを含む航空機を含んでよい。プロペラは、モータがプロペラを回転させることができるようにモータに結合されるハブ、及びハブから伸長するプロペラブレードの内の1つ以上を含んでよい。プロペラブレードは、前縁部と、先端と、後縁部と、プロペラブレードの前縁部の少なくとも一部分に沿ってプロペラブレードから突出する複数のセレーションの内の1つ以上を含んでよい。また、航空機は、複数のセレーションの少なくともいくつかに結合され、プロペラブレード回転中に、複数のセレーションの少なくともいくつかを移動させるように構成されたコントローラを含んでもよい。
任意選択で、コントローラは、プロペラブブレードに沿って伸長し、複数のセレーションの少なくともいくつかに接触する調整アームを含んでよく、これにより調整アームが第1のセレーション位置にあるときには、複数のセレーションの少なくともいくつかが第1のセレーション位置にあり、調整アームが第2の調整アーム位置にあるときには、調整アームが、複数のセレーションの少なくともいくつかを、第1のセレーション位置とは異なる第2のセレーション位置にあるようにする。任意選択で、航空機は、航空機の回りで生成される音をモニタするように構成されたセンサを含んでもよい。同様に、コントローラは、少なくとも部分的に音に基づいて第1の調整アーム位置から第2の調整アーム位置に調整アームを移動させてよい。任意選択で、複数のセレーションの少なくともいくつかはプロペラブレードに、複数のセレーションの少なくともいくつかが第1のセレーション位置にあり、プロペラブレードが第1の速度で回転しているときに第1の音を生成させ、複数のセレーションの少なくともいくつかが第2のセレーション位置にあり、プロペラブレードが第1の速度で回転しているときに第2の音を生成させてよく、コントローラは、第2の音が第1の音に満たないとき、調整アームを第1の調整アーム位置から第2の調整アーム位置に移動させてよい。任意選択で、複数のセレーションの第1のセレーションの第1の長さまたは第1の曲率の内の少なくとも1つは、複数のセレーションの第2のセレーションの第2の長さまたは第2の曲率の内の少なくとも1つと異なってよい。
本明細書に開示する実施態様は、ハブと、先端と、ハブと先端との間に延在する表面領域であって、上側、下側、ハブから先端に伸長する前縁部、後縁部を有する表面領域と、プロペラブレードの前縁部に結合された複数のセレーションの内の1つ以上を含むプロペラブレードを含んでよい。
任意選択で、プロペラブレードは、複数のセレーションのセレーションの第1のセットの位置を第1の位置から第2の位置に変更するように構成されたコントローラを含んでもよく、プロペラブレードは、回転中であり、セレーションの第1のセットが第1の位置にあるときに第1の音を生成し、回転中であり、セレーションの第1のセットが第2の位置にあるときに第2の音を生成する。任意選択で、セレーションの第1のセットは、複数のセレーションの内の少なくとも1つのセレーションを含んでよい。任意選択で、コントローラは、セレーションの第1のセットが第1の位置にあるのか、それとも第2の位置にあるのかを示す無線通信を受信するように構成された通信構成要素、及びセレーションの第1のセットの各セレーションと接触し、無線通信に含まれる表示に少なくとも部分的に基づいて、セレーションの第1のセットの各セレーションを第1の位置から第2の位置に移動させるように構成されたアクチュエータの内の1つ以上を含んでよい。任意選択で、プロペラブレードは、プロペラブレードに含まれ、アクチュエータに電力を提供するように構成された電源を含んでもよい。任意選択で、電源は、燃料電池、電池、またはソーラーパネルの内の少なくとも1つであってよい。任意選択で、セレーションの第1のセットの各セレーションが第1の位置にあるとき、各セレーションはプロペラブレードの前縁部の後方に格納されてよく、セレーションの第1のセットの各セレーションが第2の位置にあるとき、各セレーションはプロペラの前縁部を越えて伸長してよい。任意選択で、コントローラは、複数のセレーションのセレーションの第2のセットの位置を第3の位置から第4の位置に変更するように構成されてよく、プロペラブレードは、回転中であり、セレーションの第1のセットが第1の位置にあり、セレーションの第2のセットが第3の位置にあるときに第3の音を生成してよく、プロペラブレードは、回転中であり、セレーションの第1のセットが第2の位置にあり、セレーションの第2のセットが第4の位置にあるときに第4の音を生成してよい。任意選択で、複数のセレーションの少なくともいくつかは、サイズ、形状、長さ、直径、曲率、または材料の内の少なくとも1つで変化してよい。
本明細書に開示する実施態様は、フレームと、フレームに結合されたモータと、モータに結合され、モータによって回転可能なプロペラと、プロペラに配置された第1の複数のセレーションであって、プロペラ回転時にプロペラによって生成される音が第1の複数のセレーションのそれぞれの位置に少なくとも部分的に基づいて変更される、第1の複数のセレーションと、プロペラに配置された第2の複数のセレーションであって、プロペラ回転中にプロペラによって生成される音が、第2の複数のセレーションのそれぞれの位置に少なくとも部分的に基づいてさらに変更される、第2の複数のセレーションの内の1つ以上を含む航空機を含んでよい。
任意選択で、第2の複数のセレーションは、プロペラの先端に向かって配置され、プロペラブレードの回転から生じる先端渦によって生成される音を変更してよく、第1の複数のセレーションはプロペラの前縁部に沿って配置され、プロペラを横切って通る空気によって生成される音を変更する。任意選択で、第1の複数のセレーションは、プロペラの回転中に収縮する繊維性材料から形成されてよい。任意選択で、航空機は、プロペラ回転中に、第1の複数のセレーションの位置を変更させるように構成されたコントローラを含んでもよい。任意選択で、航空機は、航空機によって生成される音を測定するように構成されたセンサ、及び第1の複数のセレーションまたは第2の複数のセレーションの内の少なくとも1つの位置を変更する命令を送信するように構成されたコントローラの内の1つ以上を含んでもよい。同様に、命令は、センサによって測定された音に少なくとも部分的に基づいてよい。任意選択で、航空機は、プロペラの後縁部から伸長する可撓フリンジであって、プロペラを通る空気を乱し、プロペラが回転するにつれ、プロペラを通る空気によって生成される音を変更するように構成されたフリンジ、及びプロペラの上側またはプロペラの下側の内の少なくとも1つに固着され、プロペラが回転するにつれ、プロペラを通る空気によって生成される音を吸収するように構成された消音材料の内の1つ以上を含んでもよい。
本明細書に開示する実施態様は、プロペラが揚力を生じさせるように、プロペラを回転させるように構成された第1のモータを含む航空機を含んでよい。プロペラは、モータがプロペラを回転させることができるようにモータに結合されるハブ、及びハブから伸長するプロペラブレードの内の1つ以上を含んでよい。プロペラブレードは、前縁部と、先端と、後縁部と、プロペラブレードの後縁部から伸長するフリンジの内の1つ以上を含んでよい。
任意選択で、航空機は、フリンジの位置を変更するように構成されたコントローラを含んでもよい。同様に、コントローラは、プロペラブブレードに沿って伸長し、調整アームが第1の調整アーム位置にあるときに、フリンジが第1のフリンジ位置にあり、調整アームが第2の調整アーム位置にあるときに、調整アームが、フリンジを第1のフリンジ位置とは異なる第2のフリンジ位置にするように、フリンジに固着される調整アームを含んでよい。任意選択で、航空機は、航空機の回りで生成される音をモニタするように構成されたセンサを含んでもよい。同様に、コントローラは、少なくとも部分的に音に基づいた速度で第1の調整アーム位置と第2の調整アーム位置の間で調整アームを移動させてよい。任意選択で、フリンジは、調整アームが第1の調整アーム位置にあるときにプロペラブレードの中に格納されてよく、フリンジは、調整アームが第2の調整アーム位置にあるときにプロペラブレードの後縁部を越えて伸長されてよい。任意選択で、プロペラブレードによって生成される音は、フリンジがプロペラブレードを通る空気を乱すことによって抑制され得る。
本明細書に開示する実施態様は、ハブと、先端と、ハブと先端との間に延在する表面領域であって、上側、下側、ハブから先端に伸長する前縁部、及び後縁部を有する表面領域と、プロペラブレードの後縁部に沿って結合されたフリンジの内の1つ以上を含むプロペラブレードを含んでよい。
任意選択で、プロペラブレードは、フリンジの位置を格納位置から伸長位置に変更するように構成されたコントローラを含んでもよい。フリンジは、格納位置にあるときにプロペラブレードの中に格納されてよく、フリンジは、伸長位置にあるときにプロペラブレードの後縁部を越えて伸長してよい。プロペラブレードは、回転中であり、フリンジが格納位置にあるときに第1の音を生成し、第1の抗力を有してよく、プロペラブレードは、回転中であり、フリンジが伸長位置にあるときに第2の音を生成し、第2の抗力を有してよい。さらに、第2の音は第1の音と異なってよく、第2の抗力は第1の抗力と異なってよい。任意選択で、プロペラブレードは、プロペラブレードのハブから伸長するプロペラブレードの後縁部の第1の部分に沿って結合された第2のフリンジを含んでもよく、フリンジは、第1の部分からプロペラブレードの先端に向かってプロペラブレードの後縁部に沿って伸長するプロペラブレードの第2の部分に結合されてよい。任意選択で、プロペラブレードは、フリンジまたは第2のフリンジの内の少なくとも1つの位置を変更するように構成されたコントローラを含んでもよい。任意選択で、フリンジは第1の材料から形成されてよく、第2のフリンジは、第1の材料とは異なる第2の材料から形成されてよい。任意選択で、フリンジの形状またはサイズの内の少なくとも1つは変化してよい。任意選択で、フリンジは、プロペラブレードの後縁部から伸長する複数の繊維を含んでよい。任意選択で、繊維は、プロペラの回転に伴い垂直方向で収縮するように構成されてよく、繊維は、それらがプロペラブレードの回転方向と合わせられる位置に対して水平な方向で収縮するように構成されてよい。任意選択で、複数の繊維の第1の繊維は、第1の形状、第1の長さ、第1の曲率、第1の直径を含んでよく、第1の材料から形成されてよい。同様に、複数の繊維の第2の繊維は、第2の形状、第2の長さ、第2の曲率、第2の直径を含んでよく、第2の材料から形成されてよい。第1の形状もしくは第2の形状の内の少なくとも1つは異なってよく、第1の長さもしくは第2の長さは異なってよく、第1の曲率もしくは第2の曲率は異なってよく、第1の直径もしくは第2の直径は異なってよく、または第1の材料もしくは第2の材料は異なってよい。
本明細書に開示する実施態様は、フレームと、フレームに結合されたモータと、モータに結合され、モータによって回転可能なプロペラと、プロペラに配置された第1のフリンジであって、プロペラ回転時にプロペラによって生成される音が第1のフリンジの位置に少なくとも部分的に基づいて変更される、第1のフリンジと、プロペラに配置された第2のフリンジであって、プロペラ回転時にプロペラによって生成される音が、第2のフリンジの位置に少なくとも部分的に基づいてさらに変更される、第2のフリンジの内の1つ以上を含む航空機を含んでよい。
任意選択で、第1のフリンジは、プロペラの後縁部の第1の部分から伸長してよく、第1のフリンジが、プロペラの回転から生じる先端渦によって生成される音を変更するようにプロペラの先端に向かって配置されてよく、第2のフリンジは、プロペラの後縁部の第2の部分から伸長してよく、プロペラ回転時にプロペラを横切って通る空気によって生成される音を変更してよい。任意選択で、第1のフリンジ及び第2のフリンジは、それぞれプロペラの回転中に収縮する繊維性材料から形成されてよい。任意選択で、航空機は、プロペラ回転中に、第1のフリンジまたは第2のフリンジの内の少なくとも1つの位置を変更させるように構成されたコントローラを含んでもよい。任意選択で、航空機は、航空機の高度を決定するように構成されたナビゲーション構成要素、ナビゲーション構成要素と通信し、第1のフリンジまたは第2のフリンジの内の少なくとも1つの位置を変更する命令を送信するように構成されたコントローラの内の1つ以上を含んでもよく、命令は、航空機が定められた高度以下である旨のコントローラによる判断に少なくとも部分的に基づいてよい。任意選択で、第1のフリンジは、第1のフリンジがプロペラの中に格納される第1の格納位置、及び第1のフリンジがプロペラの後縁部を越えて伸長する第1の伸長位置から移動されてよい。任意選択で、第2のフリンジは、第2のフリンジがプロペラの中に格納される第2の格納位置、及び第2のフリンジがプロペラの後縁部を越えて伸長する第2の伸長位置から移動されてよい。任意選択で、航空機が定められた高度以下であると判断されるとき、コントローラは、第1のフリンジまたは第2のフリンジの内の少なくとも1つをそれぞれ第1の伸長位置または第2の伸長位置に移動させる命令を送信してよい。同様に、第1のフリンジが伸長位置にあるとき、プロペラの回転から生じる先端渦によって生成される音は変更されてよく、第2のフリンジが伸長位置にあるとき、プロペラ回転時にプロペラを通る空気によって生成される音は変更されてよい。
本明細書に開示する実施態様は、プロペラが揚力を生じさせるように、プロペラを回転させるように構成された第1のモータを含む航空機を含んでよい。プロペラは、モータがプロペラを回転させることができるようにモータに結合されるハブ、及びハブから伸長するプロペラブレードの内の1つ以上を含んでよい。プロペラブレードは、前縁部と、先端と、後縁部と、ハブ及び先端からならびに前縁部と後縁部との間に延在する表面領域であって、上側及び下側を有する表面領域と、表面領域の少なくとも一部分に形成された第1の複数の突出部であって、第1の複数の突出部は第1の高さ及び第1の形状を有し、プロペラブレードの上を通る空気の空気流を変更する第1の複数の突出部の内の1つ以上を含んでよい。
任意選択で、第1の複数の突出部は、プロペラブレードの先端に向かって配置され、プロペラブレードの回転によって生じる先端渦を変更してよい。任意選択で、航空機は、表面領域の少なくとも一部分に形成された第2の複数の突出部を含んでもよく、第2の複数の突出部は、第1の高さよりも大きい第2の高さ、及び第1の形状とは異なる第2の形状を有する。任意選択で、第1の複数の突出部の密度は、プロペラブレードのハブに向かってよりも、プロペラブレードの先端に向かってより高くなってよい。任意選択で、航空機は、プロペラブレードの前縁部に沿って形成された第2の複数の突出部を含んでもよい。
本明細書に開示する実施態様は、ハブと、先端と、ハブと先端との間に延在する表面領域であって、上側、下側、前縁部、及び後縁部を有する表面領域と、表面領域に形成された第1の複数の突出部の内の1つ以上を含むプロペラブレードを含んでよい。
任意選択で、第1の複数の突出部のそれぞれは、円形、正方形、矩形、長円形、三角形、半円、台形、平行四辺形、六角形、ひし形、四辺形、不規則な形状、多角形、または八角形から成る形状のグループから選択された形状を有してよい。任意選択で、プロペラブレードは、表面領域に形成された第2の複数の突出部を含んでもよい。さらに、第1の複数の突出部は第1の高さ及び第1の形状を有してよく、第2の複数の突出部は第2の高さ及び第2の形状を有してよい。任意選択で、第1の複数の突出部は上側から突出してよく、第2の複数の突出部は下側から突出してよい。任意選択で、第1の複数の突出部及び第2の複数の突出部は、プロペラブレードの表面領域の少なくとも一部分に沿って点在してよい。任意選択で、第1の複数の突出部はパターンで並べられてよい。任意選択で、第1の複数の突出部の密度は、プロペラブレードの表面領域の少なくとも一部分の上で変化してよい。任意選択で、プロペラブレードは、コントローラからのコマンドに応えて、第1の複数の突出部の少なくともいくつかを変更させるように構成されたコントローラをさらに含んでよい。任意選択で、第1の複数の突出部の少なくともいくつかはそれぞれ、コントローラからコマンドを受信し、起動し、それによって第1の複数の突出部の少なくともいくつかの高さを変更する圧電アクチュエータを含んでよい。任意選択で、第1の複数の突出部のサイズ、形状、高さ、または位置の内の少なくとも1つは、プロペラブレードの表面領域の少なくとも一部分の上で変化してよい。
本明細書に開示する実施態様は、フレームと、フレームに結合されたモータと、モータに結合され、モータによって回転可能なプロペラと、プロペラの表面領域に沿って配置された複数の突出部であって、プロペラの表面領域に対する突出部の高さがプロペラの動作中に変更されてよい複数の突出部と、複数の突出部のそれぞれに突出部の高さを変更させる命令を複数の突出部のそれぞれに送信するように構成されたコントローラの内の1つ以上を含む航空機を含んでよい。
任意選択で、複数の突出部のそれぞれは、複数の突出部のそれぞれの高さが複数の突出部の他の突出部の高さと無関係であるように個別に制御されてよい。任意選択で、航空機は、航空機によって生成される音を測定するように構成されたセンサを含んでもよく、命令はセンサによって測定された音に少なくとも部分的に基づいてよい。任意選択で、プロペラの回転によって生成される音は、複数の突出部の第1の突出部の高さが変更されるときに変更されてよい。任意選択で、航空機は、プロペラの前縁部に沿って配置された第2の複数の突出部を含んでもよく、コントローラは、第2の複数の突出部のそれぞれに突出部の高さを変更させる命令を第2の複数の突出部のそれぞれに送信するようにさらに構成されてよい。
本明細書に開示する実施態様は、プロペラが揚力を生じさせるように、プロペラを回転させるように構成された第1のモータを含む航空機を含んでよい。プロペラは、第1のモータがプロペラを回転させることができるように第1のモータに結合されるハブ、及びハブから伸長するプロペラブレードの内の1つ以上を含んでよい。プロペラブレードは、上面と、下面と、プロペラブレードの上面またはプロペラブレードの下面の内の少なくとも1つに配置されたカーボンナノチューブ変換器の内の1つ以上を含んでよい。航空機は、カーボンナノチューブ変換器に信号を提供してカーボンナノチューブ変換器を起動させるためにカーボンナノチューブ変換器と通信する音響制御装置を含んでもよく、信号はカーボンナノチューブ変換器に、プロペラブレードの回転によって生成される音と干渉するアンチサウンドを生成させてよい。
任意選択で、航空機は、プロペラの回転によって生成される音を測定するために音響制御装置と通信するセンサを含んでもよく、アンチサウンドは、測定音に少なくとも部分的に基づいて音響制御装置によって決定されてよい。任意選択で、航空機は、第1のモータと通信するモータコントローラを含んでもよく、モータコントローラは、第1のモータにプロペラブレードを定められた毎分回転数(「RPM」)で回転させ、アンチサウンドは、定められたRPMでのプロペラの回転によって生成されると予想される音に少なくとも部分的に基づいて決定されてよい。任意選択で、航空機は、第1のモータに巻き付けられ、音響制御装置に結合された電磁石コイル、及び第1のモータの回転及び複数の磁石に対して移動する電磁石コイルに応えて電流が電磁石コイルによって生じるように、電磁石コイルに隣接して、及び交互に切り替わる極性で並べられた複数の磁石の内の1つ以上を含んでもよい。任意選択で、音響制御装置は電流を利用してよい。
本明細書に開示する実施態様は、モータ、及びモータに結合され、モータによって回転されるプロペラの内の1つ以上を含む航空機を含んでよい。プロペラは、上側、下側、前縁部、及び後縁部を有する表面領域の内の1つ以上を含んでよい。カーボンナノチューブ変換器は表面領域の少なくとも一部分に配置されてもよく、音響制御装置は、カーボンナノチューブ変換器に信号を提供してカーボンナノチューブ変換器を起動させるためにカーボンナノチューブ変換器と通信してよい。同様に、信号は、カーボンナノチューブ変換器に、プロペラの回転によって生成される音と干渉するアンチサウンドを生成させてよい。
任意選択で、航空機は、音響制御装置と通信する圧電薄膜変換器を含んでもよく、圧電薄膜変換器は信号を受信し、アンチサウンドを生成する。任意選択で、カーボンナノチューブ変換器は上側に配置されてよく、圧電薄膜変換器は下側に配置されてよい。任意選択で、音響制御装置は、圧電薄膜変換器に信号を提供して圧電薄膜変換器を起動させるために、圧電薄膜変換器と通信してよい。任意選択で、航空機は、航空機によって生成される音を測定するように構成されたセンサを含んでもよく、アンチサウンドの周波数または振幅の内の少なくとも1つは、測定音に少なくとも部分的に基づいて決定されてよい。任意選択で、センサはプロペラのハブに結合されてよい。任意選択で、音響制御装置は、カーボンナノチューブ変換器によって生成されるアンチサウンドを示す無線通信を受信するように構成された通信構成要素を含んでよく、アンチサウンドは、プロペラの毎分回転数(RPM)または航空機の位置に少なくとも部分的に基づいて決定される。任意選択で、音響コントローラは、カーボンナノチューブ変換器によって生成されるアンチサウンドを示すアンチサウンド表を含んでよく、アンチサウンド表のアンチサウンドはプロペラの毎分回転数(RPM)に相当する。任意選択で、航空機は、プロペラの回りに配置されたプロペラダクトを含んでもよく、プロペラダクトの少なくとも一部分は、アンチサウンドを生成するように構成された変換器を含んでよい。
本明細書に開示する実施態様は、プロペラブレードの毎分回転数(RPM)を決定することと、RPMでの回転時にプロペラブレードによって生成されると予想される音の表示をメモリから入手することと、音との干渉を引き起こすアンチサンドを決定することと、アンチサウンドが音との干渉を引き起こすように、カーボンナノチューブ変換器にアンチサウンドを生成させるためにプロペラブレードに含まれるカーボンナノチューブ変換器に信号を送信することの内の1つ以上を含むプロペラブレードの回転によって生成される音を変更するための方法を含んでよい。
任意選択で、方法は、航空機が動作し、プロペラブレードを回転させると航空機によって生成される追加の音を決定することも含んでよく、アンチサウンドは、音及び追加の音との干渉を引き起こすと判断されてよい。任意選択で、方法は、航空機に結合されたセンサを用いて、音及びアンチサウンドの結合から生じる正味の影響を測定することと、正味の影響に少なくとも部分的に基づいてアンチサウンドを変更することの1つ以上を含んでもよい。任意選択で、アンチサウンドは、航空機が動作している環境に少なくとも部分的に基づいて決定されてよい。任意選択で、アンチサウンドは、プロペラブレードのRPM、航空機の位置、操作条件、または環境条件の内の少なくとも1つを考慮する機械学習システムに少なくとも部分的に基づいて決定される。任意選択で、送信することは、アンチサウンドが音との干渉を引き起こすように複数のカーボンナノチューブ変換器のそれぞれにアンチサウンドを生成させるために、プロペラブレードに含まれる複数のカーボンナノチューブ変換器に信号を送信することを含んでよい。
本明細書に開示する実施態様は、プロペラが揚力を生じさせるように、プロペラを回転させるように構成された第1のモータを含む航空機を含んでよい。プロペラブレードは、第1のモータがプロペラを回転させることができるように第1のモータに結合されるハブと、ハブから伸長するプロペラブレードであって、上面、下面、及びプロペラブレードの上面またはプロペラブレードの下面の内の少なくとも1つに配置された圧電変換器を含むプロペラブレードと、圧電変換器に交流電圧を提供して、圧電変換器を起動させるために圧電変換器と通信する音響制御装置の内の1つ以上を含んでよい。交流電圧は、圧電変換器に、プロペラブレードの回転によって生成される音と干渉するアンチサウンドを生成させてよい。
任意選択で、航空機は、プロペラの回転によって生成される音を測定するために音響制御装置と通信するセンサを含んでもよく、アンチサウンドは、測定音に少なくとも部分的に基づいて音響制御装置によって決定されてよい。任意選択で、航空機は、第1のモータと通信するモータコントローラを含んでもよく、モータコントローラは、第1のモータにプロペラブレードを定められた毎分回転数(「RPM」)で回転させ、アンチサウンドは、定められたRPMでのプロペラの回転によって生成されると予想される音に少なくとも部分的に基づいて決定される。任意選択で、航空機は圧電変換器と通信する電気エネルギー貯蔵素子を含んでもよく、圧電変換器は、交流電圧が音響制御装置によって圧電変換器に印加されないとき及びプロペラブレードの振動に応えてエネルギーを発生させてよく、電気エネルギー貯蔵素子は発生したエネルギーを圧電変換器から受け取り、貯蔵する。任意選択で、音響制御装置は、電気エネルギー貯蔵素子に貯蔵されるエネルギーを利用してよい。
本明細書に開示する実施態様は、モータと、モータに結合され、モータによって回転されるプロペラであって、上側、下側、前縁部、及び後縁部を有する表面領域を含むプロペラと、表面領域の少なくとも一部分に配置された変換器の内の1つ以上を含む航空機を含んでよい。航空機は、変換器に信号を提供して変換器を起動させるために変換器と通信する音響制御装置を含んでもよく、信号は、変換器にプロペラの回転によって生成される音と干渉するアンチサウンドを生成させる。
任意選択で、変換器は圧電薄膜スピーカまたはカーボンナノチューブスピーカの内の少なくとも1つである。任意選択で、変換器は圧電薄膜スピーカであってよく、プロペラは表面領域の少なくとも一部分に配置されたカーボンナノチューブスピーカをさらに含んでよい。任意選択で、音響制御装置は、信号をカーボンナノチューブスピーカに提供してカーボンナノチューブスピーカを起動させるためにカーボンナノチューブスピーカと通信してよい。任意選択で、航空機は、航空機によって生成される音を測定するように構成されたセンサの1つ以上を含んでもよく、アンチサウンドの周波数または振幅の内の少なくとも1つは、測定音に少なくとも部分的に基づいて決定されてよい。任意選択で、センサはプロペラのハブに結合されてよい。任意選択で、音響制御装置は、変換器によって生成されるアンチサウンドを示す無線通信を受信するように構成された通信構成要素の1つ以上を含んでよく、アンチサウンドは、プロペラの毎分回転数(RPM)または航空機の位置に少なくとも部分的に基づいて決定される。任意選択で、音響コントローラは、変換器によって生成されるアンチサウンドを示すアンチサウンド表を含んでもよく、アンチサウンド表のアンチサウンドはプロペラの毎分回転数(RPM)に相当する。任意選択で、プロペラは変換器と通信し、変換器が発生させるエネルギーを貯蔵するように構成された電気エネルギー貯蔵素子をさらに含んでよく、変換器によって発生したエネルギーはプロペラの振動に応えてよい。
本明細書に開示する実施態様は、プロペラブレードの回転によって生成される音を変更するための方法を含んでよい。方法は、プロペラブレードの毎分回転数(RPM)を決定することと、RPMでの回転時にプロペラブレードによって生成されると予想される音の表示をメモリから入手することと、音との干渉を引き起こすアンチサンドを決定することと、アンチサウンドが音との干渉を引き起こすように、圧電変換器にアンチサウンドを生成させるためにプロペラブレードに含まれる圧電変換器に電圧を送ることの内の1つ以上を含んでよい。
任意選択で、アンチサウンドは音とほぼ同じ振幅、及び音の位相に比較してほぼ逆相を有してよい。任意選択で、方法は、航空機に結合されたセンサを用いて、音及びアンチサウンドの結合から生じる正味の影響を測定することと、正味の影響に少なくとも部分的に基づいてアンチサウンドを変更することの1つ以上をさらに含んでよい。任意選択で、センサは、プロペラブレードを含むプロペラに結合されてよい。任意選択で、プロペラブレードは無人航空機に含まれてよい。任意選択で、送信することは、アンチサウンドが音との干渉を引き起こすように複数の圧電変換器のそれぞれにアンチサウンドを生成させるために、プロペラブレードに含まれる複数の圧電変換器に交流電圧を送ることを含んでよい。
本明細書に開示する実施態様は、プロペラが揚力を生じさせるように、プロペラを回転させるように構成されたモータの1つ以上を含む航空機を含んでよい。また、プロペラブレードは、モータがプロペラを回転させることができるようにモータに結合されるハブと、前縁部、先端、後縁部を含むハブから伸長するプロペラブレードと、ハブと先端との間及び前縁部と後縁部との間に延在する表面領域であって、上側及び下側を有する表面領域と、前縁部に沿って固着された多孔質材であって、プロペラブレードが回転するにつれ、プロペラブレードを通る空気からの音を吸収し、抑制するように構成された多孔質材の内の1つ以上を含んでよい。
任意選択で、多孔質材は、オープンセル発泡体、海綿、コルク、軽石、木材の内の少なくとも1つであってよい。任意選択で、プロペラブレードは、プロペラブレードの第2の部分に沿って固着された第2の多孔質材を含んでもよい。任意選択で、第2の部分は、先端、後縁部、または表面領域の内の少なくとも1つである。任意選択で、プロペラブレードは、後縁部から伸長するフリンジを含んでもよい。
本明細書に開示する実施態様は、上側、下側、前縁部、後縁部、及び先端を有する表面領域と、表面領域の少なくとも一部分に固着された多孔質材の1つ以上を含むプロペラブレードを含んでよい。
任意選択で、多孔質材は前縁部に固着されてよく、第2の多孔質材は後縁部に固着されてよい。任意選択で、多孔質材は前縁部に固着されてよく、複数のフリンジは後縁部から伸長してよい。任意選択で、複数のフリンジの内の少なくとも1つは消音布地から形成されてよい。任意選択で、プロペラブレードは、プロペラブレードの内部に含まれる第2の多孔質材を含んでもよい。任意選択で、プロペラブレードは、プロペラブレードを通る空気を乱すように構成されたプロペラブレードの前縁部に沿って配置された複数のセレーションを含んでもよく、複数のセレーションの内の少なくとも1つは多孔質材から形成されてよい。任意選択で、プロペラブレードは、複数のセレーションの第1のセレーションの位置を第1の位置から第2の位置に変更するように構成されたコントローラを含んでもよく、プロペラブレードは、回転中であり、第1のセレーションが第1の位置にあるときに第1の音を生成し、回転中であり、セレーションが第2の位置にあるときに第2の音を生成してよい。任意選択で、複数のセレーションの少なくともいくつかは、形状及びサイズで変化してよい。任意選択で、表面領域は複数の異なる多孔質材を含んでよい。任意選択で、プロペラブレードは、後縁部から伸長し、空気流を乱すように構成された可撓フリンジを含んでもよい。
本明細書に開示する実施態様は、フレームと、フレームに結合された第1のモータと、第1のモータに結合され、第1のモータによって回転可能な第1のプロペラであって、第1のプロペラの回転によって生成された音が抑制されるように、第1のプロペラの表面領域の少なくとも一部分に固着された第1の多孔質材を含む第1のプロペラと、フレームに結合された第2のモータと、第2のモータに結合され、第2のモータによって回転可能な第2のプロペラであって、第2のプロペラの回転によって生成される音が抑制されるように、第2のプロペラの表面領域の少なくとも一部分に固着された第2の多孔質材を含む第2のプロペラの内の1つ以上を有する航空機を含んでよい。
任意選択で、第1のプロペラは、第1のプロペラの後縁部から伸長する複数のフリンジをさらに含んでよい。任意選択で、第1のプロペラは、第1のプロペラの前縁部に沿って複数のセレーションを含んでよく、複数のセレーションのそれぞれは第1の多孔質材から形成される。任意選択で、第1の多孔質材は、空気から音響エネルギーを取り込み、取り込んだ音響エネルギーの少なくとも一部分をソリッド構造に伝達するように構成されたハイブリッド材料であってよい。任意選択で、第1のプロペラは、第1のプロペラの表面に固着された複数の消音材料をさらに含んでよい。
本開示は、本開示のシステム及び方法を実施するための例示的な技術、構成要素、及び/またはプロセスを使用して本明細書に記載されているが、当業者であれば、本明細書に記載された同一の機能(複数可)及び/または結果(複数可)を達成し、かつ本開示の範囲内に含まれる、他の技術、構成要素、及び/もしくはプロセス、または本明細書に記載の技術、構成要素、及び/もしくはプロセスの他の組み合わせ及びシーケンスが使用または実行され得ることを理解すべきである。
例えば、本明細書に開示する実施態様の一部は、倉庫または他の同様の設備から顧客にペイロードを配達するための無人航空機の使用を参照するが、当業者は、本明細書に開示するシステム及び方法がこのように限定されず、任意の意図された工業的用途、商業的用途、娯楽的用途または他の用途のために固定翼または回転翼を有する任意の種類または形の航空機(例えば、有人または無人)と関連して利用され得ることを認識する。
本明細書に明示的または暗示的に別段に指示がない限り、本明細書の特定の実施態様に関して記載された特徴、特性、代替物または修正のいずれも、本明細書に記載された他の任意の実施態様にも適用、使用、または組み込まれてよいこと、ならびに本開示の図面及び発明を実施するための形態は、添付の特許請求の範囲によって定義される様々な実施態様に対するすべての修正、等価物、及び代替物をカバーすることを目的とすることが理解されるべきである。また、本明細書の図面は縮尺通りに描かれていない。
特に断りのない限り、または使用されている文脈の中でそれ以外に理解されない限り、「can(できる)」、「could(場合がある)」、「might(可能性がある)」または「may(してよい)」等の条件付き言語は、概して、特定の実施態様が特定の特徴、要素、及び/またはステップを含む場合がある、または含む可能性があるが、特定の特徴、要素、及び/またはステップを要求しないまたは必要としないことを許容的に伝達することを意図する。同様に、「include(含む)」、「including(含む)」及び「includes(含む)」等の用語は、概して「含むが、これに限定されないものではない」ことを意味することを意図する。したがって、係る条件付き言語は、概して、特徴、要素、及び/またはステップが1つ以上の実施態様にいずれにせよ必要とされること、または1つ以上の実施態様が、ユーザー入力もしくはプロンプトを用いて、もしくは用いずに、これらの特徴、要素、及び/もしくはステップが含まれるのか、それとも任意の特定の実施態様で実行されるべきであるのかを決定するための論理を必ず含むことを含意することを意図していない。
特に断りのない限り、語句「X、Y、またはZの内の少なくとも1つ」または「X、Y、及びZの内の少なくとも1つ」等の選言的言葉は、項目、用語等がX、Y、もしくはZまたはそのいずれかの組み合わせ(例えば、X、Y、及び/またはZ)であってよいことを示すために一般的に用いられるとして文脈の中で理解される。したがって、係る選言的言語は、特定の実施態様がXの内の少なくとも1つ、Yの内の少なくとも1つ、及びZの内の少なくとも1つがそれぞれ存在することを必要とすると暗示することを概して意図しておらず、暗示するべきではない。
特に明記しない限り、「a」または「an」等の冠詞は、概して、1つ以上の記載された項目を含むと解釈すべきである。したがって、「〜するように構成された装置」等の語句は、1つ以上の列挙された装置を含むことを意図する。係る1つ以上の列挙された装置は、記載された列挙を実行するように集合的に構成することもできる。例えば、「記述A、B及びCを実行するように構成されたプロセッサ」は、記述B及びCを実行するように構成された第2のプロセッサと連動して機能し、記述Aを実行するように構成された第1のプロセッサを含む場合がある。
本明細書で使用される「about(約)」、「approximately(約)」、「generally(概して)」、「nearly(ほぼ)」または「substantially(実質的に)」等の本明細書で使用される程度の言葉は、それでも所望の機能を果たす、または所望の結果を達成する記載された値、量、特性に近い値、量、または特性を表す。例えば、用語「about(約)」、「approximately(約)」、「generally(概して)」、「nearly(ほぼ)」または「substantially(実質的に)」は、記載された量の10%未満の範囲内、5%未満の範囲内、1%未満の範囲内、0.1%未満範囲内、及び0.01%未満の範囲内である量を指してよい。
本発明をその例示的な実施態様に関して説明したが、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、上述の及び様々な他の追加及び省略を行い得る。