无人机噪音大,如何解决?

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您说的非常对,这是目前无人机(尤其是消费级多旋翼无人机)普遍存在的一个主要痛点,无人机的噪音确实很大,尤其是在起飞、降落、悬停或进行近距离拍摄时,声音非常刺耳。

无人机噪音大,如何解决?-第1张图片-广州国自机器人
(图片来源网络,侵删)

下面我将从“为什么这么响”“噪音来源是什么”以及“如何减轻噪音”三个方面来详细解释这个问题。


为什么无人机噪音这么大?

无人机的噪音本质上是由其工作原理决定的,它不像固定翼飞机依靠机翼的空气动力学产生升力,而是通过高速旋转的螺旋桨来获得升力和推力,这个过程本身就是高能耗、高扰动的,必然产生巨大的噪音。

“螺旋桨”是噪音的万恶之源


噪音主要来自哪里?

无人机的噪音并非单一来源,而是由多个部分共同作用的结果,主要包括:

无人机噪音大,如何解决?-第2张图片-广州国自机器人
(图片来源网络,侵删)

螺旋桨(最主要来源)

这是噪音的“罪魁祸首”,其噪音主要来自以下几个方面:

  • 叶尖涡流和音爆:当螺旋桨叶尖的旋转速度接近或超过音速(约340米/秒)时,会产生小型的冲击波,即“叶尖涡流噪音”或“音爆”,这是高频、刺耳噪音的主要来源,尤其是在高速旋转或大载重(如顶着风飞行)时,更容易发生。
  • 气动阻力:螺旋桨叶片在空气中高速旋转,会受到空气阻力,这种阻力会引起叶片的振动和噪音。
  • “扑通”声:这是螺旋桨周期性地切割空气产生的声音,类似于直升机的声音,但频率更高,听起来更尖锐,旋翼数量越少(如四旋翼),这种周期性噪音越明显。

电机和电调

  • 电机电磁噪音:无刷电机在高速旋转时,其内部的电磁场变化会产生高频的“嗡嗡”声,电机的转速越高,声音越大。
  • 电调噪音:电子调速器控制电机转速时,也可能产生一些高频噪音。

空气动力学噪音

  • 下洗气流:无人机下方的螺旋桨会高速向下推动空气,形成强烈的下洗气流,当这股湍急的气流与地面或其他障碍物相互作用时,会产生巨大的“呼呼”风声,这也是近距离悬停时噪音的重要组成部分。

机身和结构振动

  • 高频振动:高速旋转的电机和螺旋桨会将振动传递到整个机身,如果机身结构不够坚固或有共振,这些振动会被放大,辐射出低沉的“嗡嗡”声,这也是为什么很多无人机会使用减震云台来隔离机身和相机之间的振动。

飞行控制系统

  • 飞控调整:为了保持平稳悬停,飞控系统需要不断微调电机的转速,这种频繁的、小幅度的转速变化也会产生一些额外的噪音。

如何减轻无人机的噪音?

虽然完全消除噪音非常困难,但可以从无人机设计飞行操作两个层面来努力。

从无人机设计和技术角度(厂商层面)

  1. 优化螺旋桨设计

    • 改变桨叶形状:采用更宽、更薄、带有特殊弧度的桨叶,可以降低叶尖速度,从而推迟音爆的产生。
    • 增加桨叶数量:像DJI的Mavic 3或Inspire系列采用六旋翼或八旋翼设计,每个电机分担的功率更小,转速更低,整体噪音反而比四旋翼小,这是因为多旋翼的“扑通”声频率更高,人耳对其不那么敏感。
    • 使用复合材料:采用更轻、更硬的材料(如碳纤维)制造桨叶,可以减少振动和气动噪音。
  2. 采用无刷电机和先进电调

    优化电机和电调的算法,减少电磁噪音的产生,静音电机技术已经是高端无人机的一个重要卖点。

  3. 优化机身结构

    使用更坚固的材料和结构,减少共振,将电机和机身之间安装高质量的减震球或减震垫。

  4. 降低飞行速度和姿态变化率

    在飞控算法中设置更平滑的加减速曲线,避免急转弯和骤停,这些动作会急剧增加电机负荷和噪音。

从飞行操作角度(用户层面)

  1. 选择合适的飞行地点

    • 远离人群和敏感区域:这是最基本也是最重要的一点,选择开阔、远离居民区、公园和街道的地方飞行。
    • 利用环境遮挡:在树林、建筑物等障碍物后方飞行,可以有效阻挡和吸收一部分噪音。
  2. 调整飞行方式

    • 避免长时间悬停:悬停是噪音最大的状态之一,如果不需要拍摄,可以尝试让无人机缓慢平移,这有时比悬停更安静。
    • 柔和操控:避免猛推油门、急转弯等粗暴操作,平稳的飞行姿态意味着电机工作更稳定,噪音也更小。
    • 降低飞行高度:在一定高度下,噪音会向四周扩散,对地面人员的直接影响会减小。
  3. 使用设备辅助降噪

    • 佩戴降噪耳机:对于飞手自己来说,一副好的主动降噪耳机可以有效隔绝环境噪音,提升飞行体验。
    • 使用麦克风降噪:如果用于视频拍摄,可以在无人机挂载或地面使用带有降噪功能的麦克风,后期再进行处理。

无人机噪音大是其多旋翼升力原理的固有特性,主要来源于高速旋转的螺旋桨及其产生的空气动力学效应,虽然各大厂商通过优化设计(如增加旋翼数量、改进桨叶形状)来努力降低噪音,但短期内难以完全解决。

作为用户,我们能做的就是选择合适的地点、采用更平稳的飞行方式,并尊重他人,在享受无人机带来乐趣的同时,也尽量减少对周围环境和人群的干扰。

标签: 无人机降噪技巧 无人机静音改造方法 降低无人机噪音方案

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