Des chercheurs du MIT ont découvert comment réduire le bruit gênant des drones quadricoptères en remplaçant les pales droites par des pales toroïdales. Cette forme étonnante fonctionnerait également sur les bateaux et améliorerait même les performances.
Qu’elles soient grandes, comme dans un avion, ou petites, comme des drones, les hélices font beaucoup de bruit. Cela n’est pas causé par la vibration-vibration du moteur, mais par les tourbillons et tourbillons créés par les pales dans l’air. Cela pourrait changer grâce à une nouvelle hélice à pales toroïdales inventée par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) aux États-Unis.
Les hélices, en particulier celles utilisées dans l’aviation et la marine, sont basées sur la vis d’Archimède, qui servait à pomper l’eau vers 200 av. Ils existent sous leur forme actuelle depuis environ deux siècles pour déplacer des équipements dans l’eau ou dans l’air. Pendant tout ce temps, la forme des pales a été optimisée, mais il n’y a pas eu de percée majeure.
Une réduction significative du bruit
Les chercheurs du MIT travaillaient sur un drone silencieux alimenté par des ions et ont dû comparer le niveau de bruit à un drone ordinaire lorsqu’ils ont eu l’idée de cette nouvelle hélice. Il est constitué de deux pales toroïdales formant un 8. Lorsque l’hélice a été placée sur un drone quadricoptère, les chercheurs ont observé une réduction significative du bruit aux fréquences audibles par l’oreille humaine, notamment entre 1 kHz et 5 kHz. Selon eux, l’appareil peut fonctionner sans endommager l’ouïe humaine à une distance divisée par deux par rapport aux hélices classiques avec le même appareil.
La réduction de volume serait due à une meilleure répartition des tourbillons dans l’air, qui se formeraient sur toute la surface, et pas seulement en bout d’aube, et pourraient donc se dissiper plus rapidement, produisant moins de bruit. Les chercheurs ont constaté que la réduction du bruit ne se faisait pas au détriment des performances, car la poussée est comparable à celle d’un drone équipé d’hélices conventionnelles. De plus, les performances ou la réduction du bruit pourraient encore être améliorées. Les chercheurs ont expérimenté quelques formes différentes, mais contrairement aux lames classiques avec des siècles d’histoire, elles n’ont pas été optimisées.
Les hélices toroïdales fonctionnent aussi sur les bateaux
Les avantages de cette forme s’expriment également sous l’eau. Sharrow Marine teste déjà un concept similaire sur des bateaux. Leur hélice est constituée de trois boucles toroïdales orientées légèrement différemment. Selon le constructeur, le niveau sonore est réduit de 80% à vitesse de croisière. En plus, ce serait beaucoup plus efficace. Sharrow Marine rapporte une autonomie accrue, des économies de carburant, plus de vitesse au même régime, ou même une poussée inversée accrue de 50 % pour un freinage plus rapide. Il en coûte encore 5 000 $, soit dix fois le prix d’une hélice ordinaire.
Jusqu’à présent, la forme toroïdale n’a été testée que sur des drones et des bateaux quadricoptères. C’est déjà une avancée bienvenue, alors que les drones, notamment pour la livraison, devraient faire partie de la vie quotidienne d’ici quelques années à peine. Reste à savoir si ces résultats peuvent être généralisés à d’autres usages comme les avions, les voitures, les voitures volantes, ou encore les ventilateurs d’ordinateurs.