Drohnen sind als fliegende Kameras extrem beliebt und nicht mehr wegzudenken aus Filmen und Fernsehdokumentationen - ihr unangenehm sirrendes Geräusch ist allerdings oft sehr störend und macht manche Aufnahmen unmöglich. Eine quasi Zufallsenddeckung von Forschern des MIT macht nun Hoffnung, dass Drohnen zukünftig viel leiser werden könnten.
Das Ziel der Forschungsarbeit war eigentlich die Entwicklung eines lautlosen Flugzeuges - möglich gemacht durch eine völlig neue Antriebstechnologie, ein Ionentriebwerk ohne bewegliche Teile. Beim Vergleich der Lautstärke dieses neuen Konzepts mit einem klassischen Propellerantriebs kam dem Team die Idee, die klassische Form des Propellers zu ändern, um ihn leiser zu machen. Anstoß dafür gab ein altes Konzept aus den frühen Tagen der Luftfahrt, nämlich ringförmige Flügel.
Heraus kam ein toroidaler Propeller (auch Schlaufenpropeller genannt), dessen Blätter quasi einen geschlossenen Kreis darstellen. Nach einigen Tests mit unterschiedlichen, per 3D-Druck gefertigten toroidalen Designs fand sich schnell ein Modell, welches nicht nur insgesamt leiser als ein vergleichbarer klassischer Rotor war, sondern auch speziell im hochfrequenten, von Menschen als besonders unangenehm empfundenen Teil des Spektrums von 1-5 kHz. Der mit den neuen Rotoren erzeugte Lärm war ungefähr so störend, wie der einer doppelt so weit entfernten, normalen Drohne.
Das Team erklärt sich den positiven Effekt durch die geschlossene Struktur des Rotors (die zwei Blätter des Toroidalpropellers laufen in einer Schleife zusammen), welche den Luftwiderstand reduziert, der durch die an den Blattspitzen entstehenden Lufttunnel (d. h. Wirbel) entsteht. Das resultiert in einer geringeren Lautstärke, welche erfreulicherweise nicht zu Lasten der Leistungsfähigkeit geht.
Der toroidale Propeller wurde zu Testzwecken an einer kommerziellen Drohne von DJI installiert. Es zeigte sich, dass seine Schubkraft mit der von herkömmlichen Propellern vergleichbar ist (getestet wurden DJIs Standard Rotor sowie das spezielle geräuschreduzierte Modell - allerdings mit der alten DJI Phantom 3), während gleichzeitig der Geräuschpegel um die Hälfte reduziert war.
Ein weiterer Vorteil gegenüber klassischen Rotoren betrifft den Sicherheitsaspekt: die neue Schleifenform der Rotoren verleiht diesen nicht nur zusätzliche Stabilität, sondern verringert auch die Verletzungsgefahr, wenn die Drohne versehentlich mit einem Menschen kollidiert bzw. die Gefahr, die Drohne selbst oder andere Gegenstände bei einem Zusammenstoß zu beschädigen.
Der neue Toroidalpropeller könnte eine kleine Revolution für die Drohnentechnologie darstellen und die Akzeptanz für Einsätze von Drohnen für verschiedene Aufgaben stark erhöhen, welche bisher durch den nervigen Lärm ausgeschlossen waren. Das könnte Drohnenaufnahmen aus der Nähe ebenso wie zum Beispiel Päckchenlieferungen per Drohne betreffen.
Interessanterweise verspricht der toroidale Propeller auch noch in einer anderen Fahrzeugklasse, nämlich der Schifffahrt, einen großen Vorteil. Hier allerdings weniger in Bezug auf die Geräuschreduktion als eine ansehnliche Leistungssteigerung beim Einsatz von toroidalen Schiffsschrauben im Vergleich traditionellen Modellen.
