Si vous avez déjà piloté un drone, vous vous rendez instantanément compte à quel point ils sont vraiment bruyants. Lorsque vous voyez les images de drones d’autres personnes en ligne, vous avez très rarement l’occasion d’entendre exactement à quel point le drone est bruyant. Le bruit d’un drone peut aller d’un petit bourdonnement aigu à un bruit lancinant qui peut être entendu à une certaine distance. Dans cet article, nous allons voir pourquoi les drones sont si bruyants et ce que vous pouvez faire pour empêcher votre drone de devenir trop bruyant. De plus, nous examinerons la science derrière la dernière technologie pour réduire le bruit que les drones font lorsqu’ils volent.
Les drones sont bruyants parce qu’en se déplaçant rapidement dans l’air, les hélices déplacent beaucoup d’air rapidement introduisant des pics et des chutes de pression lorsque l’hélice tourne – créant le bruit de bourdonnement caractéristique. Le mouvement rapide des pales de l’hélice et l’effort des moteurs électriques créent également beaucoup de bruit.
Plus les hélices passent vite, plus la hauteur du bourdonnement créé est élevée et plus les hélices coupent l’air lentement, plus la hauteur est faible. J’ai le Mavic air et il a des hélices plus petites que les autres drones DJI et il y a une différence notable dans le pas et le sable qu’elles font. Les drones plus grands auront des hélices plus longues et une fréquence de rotation plus faible pendant le vol.
Table des matières
Pourquoi les drones sont-ils si bruyants? – Voici la réponse rapide :
Voici quatre raisons pour lesquelles les drones font autant de bruit lorsqu’ils sont en vol stationnaire ou en vol:
- Fréquence de rotation des hélices – comme nous en avons parlé plus haut, si les hélices fouettent l’air rapidement, nous obtenons une fréquence plus élevée générée. Il n’y a pas grand-chose que vous puissiez faire pour que le drone ait besoin d’une fréquence de rotation élevée. C’est ce qui le maintient en l’air. Cependant, vous pouvez choisir un drone plus grand et ayant une fréquence de rotation plus lente pour éviter le son aigu d’un « essaim d’abeilles ».
- Les pales de l’hélice passant sur les bras – l’une des principales raisons pour lesquelles les drones produisent un son élevé est que les pales de l’hélice doivent passer sur les bras qui les maintiennent au-delà du corps du drone. Lorsque les pales de l’hélice passent au-dessus des bras, cela crée temporairement un système de haute pression au-dessus du bras et cesse de produire de la pression sous l’appareil. Cela crée une onde de pression et un son qui est une fréquence assez basse.
- La taille du drone – le poids du drone dictera la vitesse à laquelle les hélices doivent passer pour générer la poussée don’t il a besoin pour faire du vol stationnaire. Si vous achetez un drone lourd, les hélices tourneront plus vite et seront beaucoup plus bruyantes. Pensez à un hélicoptère comme étant le drone lourd bruyant ultime pour la comparaison.
- La longueur, le pas et la profondeur des hélices – les hélices plus grandes ce placent plus d’air pendant qu’elles tournent ce qui signifie qu’elles produisent plus de poussée et nécessitent moins de fréquence de rotation pour maintenir le drone dans l’air. Le son est également modifié par l’angle, ou le pas, de l’hélice, car le pas détermine la quantité de perturbation qu’elle provoque dans l’air.
Maintenant que vous savez pourquoi les drones produisent autant de bruit, examinons rapidement à quel point les drones sont bruyants et vous donner la possibilité de comparer cela aux bruits de tous les jours.
À quel point un drone est-il bruyant?
Les drones sont très dans leur volume sonore considérablement. De plus, il existe une relation entre la proximité d’un drone par rapport à l’observateur et la perception du volume sonore du drone. Pour comprendre à quel point un drone est bruyant, nous devons avoir des références sur l’unité de volume qui est le décibel.
Un décibel est une unité d’intensité de sable et est abrégé en dB. L’échelle des dB est vraiment grande car elle est très sensible au sable. Les personnes ayant une gamme d’audition normale peuvent entendre n’importe quoi, du léger toucher sur la peau au rugissement d’un moteur d’avion. L’échelle des décibels est une échelle logarithmique. Cela signifie qu’elle augmente d’une puissance de 10 pour chaque unité d’augmentation.
Pour comprendre toute la gamme des niveaux de décibels par rapport aux sons du quotidien, voici un tableau des différents niveaux de dB.
Niveaux de décibels
0 dB est le sable le plus doux que l’oreille humaine peut entendre et est presque inaudible. C’est comme une feuille qui tombe sur le sol par exemple. Toute exposition à du sable de plus de 140 dB est considérée comme dangereuse pour l’oreille humaine et l’exposition à des bruits de plus de 85 dB pendant de longues périodes endommagera également votre audition.
Vous pouvez voir dans le tableau ci-dessus que les bruits peuvent atteindre des niveaux dangereux très rapidement. Réduire le temps que vous passez à écouter des bruits très forts permettra de protéger votre audition. Vous remarquerez que les drones se situent entre 70 et 80 dB de volume. C’est très proche du niveau de bruit excessif de 85 dB et une exposition prolongée à ces bruits endommagera certainement votre oreille. Heureusement, les drones sont faits pour être pilotés loin de vous et il est donc peu probable qu’au cours du vol vous ayez une exposition prolongée à des drones très bruyants.
Comment puis-je rendre mon drone plus silencieux?
Si vous voulez connaître d’autres moyens de rendre votre drone plus silencieux, consultez mon autre article – comment puis-je rendre mon drone plus silencieux? – Cliquez ici pour être dirigé vers l’article.
En raison de la façon dont les drones sont maintenus en l’air, il n’y a rien que nous puissions faire pour éviter que les drones déplacent l’air et créent une quantité importante de bruit. Le bruit que nous entendons est en fait un excès d’énergie qui est nécessaire pour déplacer l’air afin de créer une poussée. Il n’y a vraiment que deux façons de réduire le volume d’un drone:
- absorber le son généré – il existe quelques produits sur le marché qui prétendent réduire le bruit d’un drone lorsqu’il est en vol stationnaire. Cette approche repose sur l’équilibre entre le déplacement de l’air et l’absorption des ondes sonores générées par une hélice fouettant l’air. Il y a très peu de drones qui utilisent cette approche, donc vous devez utiliser des accessoires tiers pour obtenir l’absorption du son.
- Changer la forme et la morphologie de l’hélice – parce que les hélices et les moteurs sont les principales parties génératrices de bruit d’un drone, il y a beaucoup de fabricants d’hélices de drones qui changent la forme et les textures de surface des hélices pour minimiser le bruit. Les avis sont mitigés sur cette approche, mais si vous voulez tenter le coup, il est relativement peu coûteux d’acheter des hélices furtives.
En utilisant ces deux options comme moyen de réduire le bruit du drone, voici quelques-unes des façons dont vous pouvez rendre votre drone plus silencieux.
Utiliser plus de rotors
Ajouter plus de rotors à un drone signifie que chaque rotor doit déplacer moins d’air pour maintenir le drone en l’air et donc que chaque moteur doit fonctionner un peu moins. En 2015, une équipe de la NASA a mis au point un prototype de drone qui a été développé pour faire taire le bruit gênant du drone qui est généré pendant le vol.
Le drone de la NASA avait huit moteurs et cela signifie que chaque moteur peut travailler à un nombre de tours par minute légèrement différent. Cela signifie qu’il y a une génération d’harmoniques plus petites que dans un drone avec seulement quatre hélices et une réduction du spectre de fréquence. Cette technique, appelée étalement du spectre de fréquences, n’est possible que grâce au grand nombre d’hélices contrôlées avec précision par une unité de commande électronique. Cela signifie que lorsque le prototype de drone a été piloté à 30 m, vous ne pouviez presque pas l’entendre.
Ce qui rend ce drone parfait pour la livraison de colis!
Grande hélice plus lente
Cela se résume au simple fait que les grandes hélices peuvent déplacer plus d’air que les petites hélices. Cela signifie que chaque moteur n’a pas à dépenser est fantastique grande la même quantité de poussée. Une plus grande hélice réduira également la fréquence du bruit, ce qui, selon les gens, est moins gênant.
Vous pouvez acheter des hélices aftermarket à peu près tous les types de drones et cela peut avoir un impact sur la quantité de bruit généré. L’augmentation du diamètre des hélices augmentera également le facteur de poussée en créant une ascendance verticale plus efficacement. Des hélices plus grandes avec un régime réduit vont stresser les moteurs et provoquer une demande accrue sur les batteries et autres composants internes – cela signifie qu’il y a toujours un gain lorsque vous échangez les hélices pour un autre type.
Sabler la surface
Lorsque vous achetez un drone disponible dans le commerce, vous avez très souvent des logos et d’autres choses et embossés dans l’hélice.
Si vous avez acheté un drone avec des marques de moulage ou d’autres marques de logo, vous pouvez rapidement enlever l’excès de plastique en utilisant un papier de verre 800 ou 600 et en corrigeant la forme en frottant doucement sur la surface. En général, le plastique utilisé pour les hélices est un composite de nylon renforcé qui n’est pas facile à endommager. Si vous craignez de poncer une hélice et de déséquilibrer votre drone, il suffit de frotter le même nombre de fois sur chaque hélice. Sinon, vous pouvez simplement frotter pendant le même nombre de fois sur chaque hélice.
Acheter des hélices à faible bruit
Il existe de nombreuses hélices à faible bruit du marché secondaire. Si vous allez chez n’importe quel détaillant (comme Amazon) et tapez hélices à faible bruit et votre modèle de drone, vous trouverez une gamme d’hélices de mise à niveau à faible bruit et à libération rapide pour votre modèle. Elles ont tendance à fonctionner de deux façons.
- elles réduisent les révolutions par minute
- les hélices furtives ont une surface très lisse.
Les résultats typiques de l’utilisation des hélices furtives sont une réduction du bruit d’environ 3,5 dB, en réduisant les révolutions par minute d’environ 20%. Un effet secondaire supplémentaire des pales super efficaces et lisses est que vous êtes susceptible d’obtenir un temps de vol plus long avec jusqu’à 14% de temps de vol stationnaire en plus.
L’avantage d’utiliser cette approche est qu’il n’y a aucun réglage à effectuer sur votre drone pour obtenir des performances optimales. Aucun changement de réglage n’est à effectuer. Tout ce que vous avez à faire est de retirer les anciennes hélices et de mettre les nouvelles hélices furtives et le DJI Mavic air fera tous les ajustements. S’il y a eu une mise à jour du logiciel, vous pouvez jouer avec le gain pour offrir une meilleure performance.
Les haubans d’hélice
Vous pouvez également acheter ce que l’on appelle un haubanage. Une société appelée dotterel a produit une enveloppe de réduction du bruit et de sécurité pour les hélices de drones. Ils réduisent le bruit en amortissant l’interaction de l’air avec le corps, les bras et d’autres parties du drone.
Il s’agit d’une enveloppe de sécurité.
Un carénage de sécurité réduit le bruit en absorbant d’abord le sable, puis en réfléchissant également tout bruit résiduel vers le haut et loin des personnes au sol. Il y a également des fréquences spécifiques absorbées au cœur du linceul, car il est composé de matériaux acoustiques qui absorbent particulièrement bien certaines fréquences.
La science est au service de la sécurité.
Comment la science rend les drones plus silencieux
Depuis que les drones volent, les gens se demandent comment rendre un drone plus silencieux? Il existe de nombreuses raisons commerciales et techniques pour lesquelles vous pouvez vouloir qu’un drone soit plus silencieux. Peut-être survolez-vous des animaux, peut-être survolez-vous des personnes qui ne peuvent pas être dérangées, peut-être même enregistrez-vous des sons pour un film. Quelle que soit la raison, les sciences ont commencé à examiner les moyens de réduire les niveaux de bruit des drones et nous allons couvrir certaines des recherches ici.
Diffusion du bruit par le fuselage du drone
En 2019, une étude menée par un groupe de recherche chinois s’est penchée sur la conception de drones silencieux en comprenant les aspects physiques de la génération et de la propagation du bruit des drones. Dans leur article, ils présentent un cadre pour évaluer l’effet de diffusion du bruit du rotor d’un drone volant à l’aide de différentes techniques de modélisation et de mathématiques.
En comprenant l’effet du corps sur le bruit du rotor et le bruit diffusé généré par le bruit réfléchi, ils ont présenté un moyen d’analyser exactement ce qui doit se passer pour réduire le bruit des drones provenant de différents types de corps de drones. Dans leur article, ils utilisent un type de corps de drone très similaire à la série DJI Phantom. Voici à quoi ressemble le modèle de bruit du drone:
Vous pouvez voir qu’il y a une charge de bruit réfléchie vers le haut et très peu qui est réfléchie vers le bas pendant un vol.
Conception d’une hélice silencieuse pour un véhicule aérien sans pilote
En 2009, des scientifiques israéliens notent que la conception d’une hélice silencieuse et efficace est une tâche exigeante car ces deux objectifs conduisent souvent à des tendances contradictoires en matière de conception.
L’étude a porté sur un processus d’optimisation de conception multidisciplinaire pour la conception d’une hélice silencieuse. Cette conception est soumise à des contraintes de puissance, de structure et de côté, mais ils ont réussi à concevoir une hélice silencieuse pour un mini véhicule aérien sans pilote électrique. Les variables de conception comprennent des éléments tels que la géométrie des pales, l’angle du cône des pales, le rayon de l’hélice, le nombre de pales et la vitesse de rotation du moteur. Il a également été constaté que les caractéristiques du moteur ont une influence très importante sur l’optimisation de l’hélice et qu’elles doivent donc être prises en compte lors de la conception de l’hélice silencieuse.
Ils concluent ce qui suit:
- que le principal mécanisme de réduction du bruit des hélices implique une réduction de la vitesse de rotation des hélices.
- L’augmentation du nombre de pales réduit la signature sonore. La réduction du bruit peut obtenir jusqu’à 10 dB plus silencieux.
- Le bruit du drone est lié à la proximité du drone au-dessus de l’observateur et l’optimisation pour un bruit minimum au point directement au-dessus de l’aviateur devrait être prioritaire dans la conception.
- Les résultats du document soulignent l’importance d’une approche multidisciplinaire pour la conception d’une hélice silencieuse. Il est important d’aborder toutes les disciplines simultanément tout en concevant une hélice silencieuse.
Cet article va montrer à quel point il est vraiment difficile de créer un drone qui soit vraiment silencieux.
Hélices stock et modifiées testées acoustiquement
Un article récent publié en 2021 a examiné les hélices de stock du DJI phantom to et les compare à une hélice d’arrêt qui a été modifiée avec une encoche de bord de fuite.
Une comparaison des deux hélices a montré la recherche est que l’encoche de bord de fuite et les hélices d’arrêt ont un niveau de pression acoustique similaire à toutes les distances mesurées. L’encoche du bord de fuite de l’hélice semble toutefois déplacer la fréquence plus haut et c’est la seule différence significative entre les deux types d’hélices.
Cet effet semble être réduit à mesure que l’on augmente la quantité d’hélices. Un hexacoptère DJI a également été piloté avec les hélices à butée et à encoche de bord de fuite. L’hectic était 20 dB plus bruyant que le phantom to, mais il n’y avait pas de différence discernable dans le niveau de pression acoustique entre les deux hélices.
Cela signifie que toute modification importante du bord de fuite de l’hélice est peu susceptible de provoquer une augmentation ou une diminution significative du bruit. Intéressant!
Les drones seront-ils un jour silencieux?
Vu la façon dont les drones restent en l’air, je ne pense pas que les drones deviendront un jour silencieux. C’est parce qu’ils s’appuient sur le déplacement d’une quantité importante d’air qui, par nature, causera du bruit. Il suffit de penser à un ventilateur ou à un autre objet en mouvement rapide et il y aura toujours du bruit.
La technologie des drones devra faire un bond inimaginable si les drones devaient devenir complètement silencieux. Cependant, il y a des scientifiques qui travaillent à réduire la quantité de bruit et nous pouvons même obtenir un drone au point d’être presque inaudible alors qu’il vole à environ 30 m dans l’air. C’est incroyable si l’on considère la quantité d’applications potentielles dans un environnement urbain que les drones peuvent remplir.
Ils ne seront peut-être pas silencieux mais il y en aura de très près!