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Directional noise reduction via rotor phase-shifting for multirotor aircraft

Sessini, Francesco und Donnini, Diego und Chella, Aldo und Schwarz, Thorsten und Yin, Jianping und Bellani, Gabriele und De Angelis, Emanuele L. (2026) Directional noise reduction via rotor phase-shifting for multirotor aircraft. Aerospace Science and Technology. Elsevier. doi: 10.1016/j.ast.2026.111699. ISSN 1270-9638.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1016/j.ast.2026.111699

Kurzfassung

This study investigates rotor phase synchronization as a strategy for directional noise reduction in multirotor vertical take-off and landing (VTOL) aircraft employing collective pitch control. The application of this approach enables the redirection of acoustic emissions away from noise-sensitive regions without degrading aerodynamic performance or requiring alterations to the flight trajectory. A dedicated simulation framework integrates the mid-fidelity aerodynamic solver UPM with the aeroacoustic prediction model APSIM, developed at the German Aerospace Center (DLR), Institute of Aerodynamics and Flow Technology. To reproduce representative flight conditions, a trimming procedure determines the required control inputs and vehicle attitude. Such simulation methodology was validated by reproducing available experimental data for hovering fixed-pitch propellers. To identify optimal rotor phasing for noise redirection in full-scale quadrotor and hexarotor configurations under trimmed flight conditions, two distinct optimization strategies are employed. In forward flight, optimization is conducted using the complete high-fidelity simulation environment. For hover conditions, an analytical aeroacoustic model based on compact source theory provides a computationally efficient alternative that reduces the demands placed on the optimizer. Acoustic pressure evaluations on a ground plane beneath the vehicle confirm that optimized rotor phasing successfully redirects noise away from designated regions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223019/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Directional noise reduction via rotor phase-shifting for multirotor aircraft
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sessini, Francescofrancesco.sessini (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-1164-1069207816564
Donnini, DiegoUniversity of Bologna, Department of Industrial Engineering (DIN), CIRI Aerospace, Forlì, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chella, AldoUniversity of Bologna, Department of Industrial Engineering (DIN), CIRI Aerospace, Forlì, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schwarz, ThorstenThorsten.Schwarz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1034-6120NICHT SPEZIFIZIERT
Yin, JianpingJianping.Yin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-2155-7265207816567
Bellani, GabrieleUniversity of Bologna, Department of Industrial Engineering (DIN), CIRI Aerospace, Forlì, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
De Angelis, Emanuele L.University of Bologna, Department of Industrial Engineering (DIN), CIRI Aerospace, Forlì, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2026
Erschienen in:Aerospace Science and Technology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.ast.2026.111699
Verlag:Elsevier
ISSN:1270-9638
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Urban air mobility Aeroacoustics Rotor phase synchronization Active noise reduction VTOL
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
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DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtueller Hubschrauber und Validierung
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Hubschrauber, BS
Hinterlegt von: Sessini, Francesco
Hinterlegt am:09 Mär 2026 10:21
Letzte Änderung:09 Mär 2026 10:21

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