行业报告 – 如何让 eVTOL 翱翔在宁静低空?
eVTOL(Electric Vertical Take-off and Landing)电动垂直起降飞行器是低空经济的核心。
虽然其发出的噪声无法与民航客机相提并论,但作为一种低空飞行器,它们飞行高度一般小于 1000 米,还可能频繁起降,巡航路径也更贴近人们的生活区域,因此可能会带来更加显著的噪声问题。
对于载人飞行,噪声和振动也将极大影响乘客体验甚至安全。
飞行器制造商和声学专家们早就注意到这个问题,并为控制噪声污染付出了诸多努力。
当前主要挑战
| 维度 | 问题 |
| 技术层面 | 多旋翼机型中高频噪声突出、螺旋桨设计受限、电机共振、降噪技术尚不成熟 |
| 运营层面 | 城市人口密度高、飞行路线难以避开敏感区、运行频次一旦提升,干扰指数倍增 |
| 感知层面 | 居民对空中交通不确定性及新型声音的不适感 |
| 标准与法规 | 缺乏明确的低空噪声评估标准与飞行排程噪声限值制度 |
噪声模拟和航线规划
噪声如何传播?这个看似稍有物理知识就能回答的问题,放在城市空间将变得异常复杂 - 这里涉及多种声源和反射面。声波如何被反射和吸收?如何叠加或干涉?eVTOL 以何种速度和高度在空中划过对人的影响最小?
eVTOL 的航线并非随心所欲,合理的路径才能在确保安全、高效的同时,最大降低噪声污染。
所有这些都必须一一研究。
顶尖的研究机构和专家们对城市或街道建模,并将 eVTOL 视为点声源,借助各种算法模拟实际场景。他们还借助大型计算机夜以继日的计算并分析。
实际测量评估也必不可少,只有在前期做好充分调研,才能确保落地的可靠。
NTi Audio 声学分析仪应用在机场规划和监测中
所有这些研究成果都可以成为制定标准、政策和规划的依据。
从源头限制
只有控制 eVTOL 自身的声压级和声功率才能从源头消除噪声污染的可能。这不仅包括飞行器的电机、旋翼等“发声”部件,还涉及机体结构、材料和气动布局等复杂学科。
某顶级无人机制造商使用 NTi Audio XL2 分析仪采集和分析无人机声音数据
比如,旋翼或螺旋桨叶片的数量、直径、厚度和弯掠设计等都会直接影响其发出的中高频宽频噪声大小。而通过优化不同旋翼的空间布局和旋转相位也能有效降低特定平面内的总噪声。
降低旋翼转速显然也能有效降低噪声,但这样又势必影响 eVTOL 飞行性能。
切片样条理论低噪声设计流程 ©李晓东 北京航空航天大学
总体上来说,许多研究还处于早期阶段,更不要说诸多因素之间的相互关联。但有一点可以肯定,那就是 eVTOL 制造商必须对最终产品的噪声负责。
主要体现在两个方面:
1️⃣ 飞行器的声功率,eVTOL 作为稳态声源,可以依据 ISO 3744 标准进行声功率测量。具体测量可以看我们之前的详细介绍,这里不再赘述。
NTi Audio 声功率测量应用
2️⃣ 飞行器起降、悬停和巡航等过程的实际声压级。比如 GB 42590-2023《民用无人驾驶航空器系统安全要求》中就对距离无人机 1 米处(垂直下方和等高平面)的 A 计权声压级做出了明确规定。
天上飞的和地上跑的,XL3 分析仪都能测
CCAR-36《航空器型号和适航合格审定噪声规定》中也对噪声提出了具体要求,这也是 eVTOL 取得适航证的关键环节。
实时监测
即便 eVTOL 通过层层考核最终“上路”,由于天气、机器寿命等多重因素,它的实际影响仍需实时监测和评估。
通过在飞行器起降点和航线上部署 MeasurEye 这类在线监测系统,可以随时发现噪声超标事件。
配合噪声地图和 Cam iV64 这样的声学相机等声源识别和定位技术,就能及时找出“违规”个体。
标准
坦白来说,目前对 eVTOL 声学性能的要求还缺乏比较权威的统一标准。但不管是供应链上下游企业还是相关团体和行业协会,都已经在该领域投入资源。
走在前列的包括苏州声学产业技术研究院牵头的《低空飞行垂直起降点噪声控制规范团体标准》。
其他相关标准还包括
✅GB 42590-2023《民用无人驾驶航空器系统安全要求》,对微型(<0.25 kg)、轻型(<4kg)和小型(<15 kg)无人机提出了噪声要求;
✅ISO 5305:2024《无人驾驶航空器系统的噪声测量》,明确了如何测量最大起飞重量小于 150 kg 的无人机噪声;
✅EU 2019/945,及欧盟无人机认证 CE-UAS。从 2024 年开始,要求所有在欧盟销售的无人机通过该认证。其中规定应根据 ISO 3744 标准测量无人机的 A 计权声功率级 LWA。
✅除此之外,如上文提到,eVTOL 取得适航证还必须满足 CCAR-36《航空器型号和适航合格审定噪声规定》等的要求。
迈向“宁静低空”的未来
eVTOL 的普及不仅仅是技术革命,更是城市等生态系统的重构。实现“宁静低空”,是其可持续发展的前提与核心。只有通过产业协同创新、政策系统引导与公众参与共建,才能最终形成“技术降噪 - 运营优化 - 城市适配 - 法规保障”的闭环机制。