Designing Sound

Observer B (quiet)
Observer A (loud)
Dead zone
Line of constructive interference
Vehicle approach
Apparent emission point
Rotation
Blade encounters turbulence
Vortex shed from tip
Figure 48.4
Left: Vortices from high-speed blade spiralling into next blade. Right: Interference patterns
causing directional loudness and phase changes.
Pulse (piston)
Exhaust resonance
Noise
Resonant VCF
Oscillator bank
Timebase
Blade signature
Resonant VCF
Blade signature
Noise
Formant filter
LP (distance)
Body resonance
Environment
Main rotor
Tail rotor
Engine
Gearbox
Figure 48.5
Simplified model of main components.

---

536
Helicopter
the blade as a string under tension from the centripetal force of rotation struck
or plucked at 9
/
10 of its length. Another is a struck, hollow bar section excited
in the same position, and another model views the blade as a cantilever bar
supported at one end by a damped coupling to the drive shaft.
17.55F
6.267F
F
Figure 48.6
First three vibrational modes of
clamped bar.
In reality the blade exhibits some properties
of all these models in flight. Typical dimensions
are 10m length, 0
.
5m width, and 0
.
2m thickness,
with the Young’s modulus and density per unit
length being appropriate for aluminium with a
10mm thickness. Doing some rough estimates and
aggregating the three models we arrive at a fig-
ure of 200Hz with a strong harmonics near 2
f
,
2
.
7
f
, and 6
.
2
f
. Experimental data gives us read-
ings between 80Hz and 300Hz with two strong
harmonics that vary between 2
f
and 3
f
, and 5
f
and 6
f
. Analysis also reveals a variation between
one well-formed impulse and several impulses in
close proximity (which may be reflections in the
recording echoed from the fuselage or ground).
Method
Fixed and variable delays will be quite important in this exercise. They will
be useful for Doppler shifting of the angular blade velocity and whole vehicle
movement as well as phasing effects and producing an engine/exhaust system.
Rotor waves will be synthesised piecewise based on a skewed triangle source
and waveshapers.
time
frequency