Команда исследователей из Массачусетского технологического института опытным путем подобрала форму тороидального винта, который создает наименьшую громкость звука в диапазоне частот 1–5 кГц. Это наиболее чувствительная для человеческого уха область — на такой частоте плачут младенцы и визжат противные моторчики мультикоптеров. Последнее и стало стимулом для исследований – если люди хотят в будущем видеть вокруг множество полезных дронов, те должны быть тихими.
Тороидальный пропеллер имеет лопасти в виде замкнутого круга, изогнутого в двух плоскостях. Вариаций у этой конструкции масса, оптимальные параметры изгиба еще только предстоит отыскать. Главное в том, что у такой лопасти нет начала и конца, а потому она движется в воздухе равномерно. Из-за этого нет напряжения на концах лопастей, взаимодействие их частей с потоком воздуха везде одинаковое, а потому они гораздо менее шумные.
Опытные образцы тороидальных пропеллеров в несколько раз тише аналогов с обычными лопастями — и вдобавок обеспечивают большую тягу. Еще лучше тороидальные лопасти ведут себя в составе лодочных винтов, где помимо снижения шума происходит стабилизация движения водных потоков через винт. Лодка немного приподнимается над водой, трение снижается – так достигается экономия топлива в невероятные 20 %.
Минус очевиден: столь сложную конструкцию изготовить непросто и стоить она будет весьма дорого. Например, компания Sharrow Marine производит тороидальные винты для моторных лодок по цене $4999 за штуку, хотя обычный винт стоит не дороже $500. И вот тут в полной мере может раскрыться потенциал 3D-печати, который позволит удешевить производство тороидальных лопастей для любых отраслей.