声音是通过诸如空气等介质中分子的振动释放的动能。在工业应用中，声音可以任何数量种方式生成或响应于任何数量的事件而生成。例如，声音可响应于由两个或更多个主体之间的撞击或摩擦接触造成的振动而生成。声音还可以响应于由诸如轴等一个或多个主体通过例如电机或其他原动机进行的旋转造成的振动而生成。声音可进一步响应于由一个或多个主体之上的流体流动引起的振动而生成。实质上，引起振动的分子的任何移动或分子之间的接触可导致发出处于一定压力水平或强度且处于一种或多种频率的声音。
具有一个或多个螺旋桨的无人飞行器(诸如飞机或直升机)的使用越来越普遍。这类载具可包括固定翼飞机，或者旋翼飞机，诸如四轴直升机(例如，具有四个可旋转螺旋桨的直升机)、八轴直升机(例如，具有八个可旋转螺旋桨的直升机)、或具有一个或多个螺旋桨的其他垂直起降(或vtol)飞机。通常，螺旋桨中的每一个由一个或多个旋转电机或其他原动机提供功率。
当螺旋桨保持静止时，螺旋桨静态平衡(或处于静态平衡)，并且当螺旋桨无功率供应时，螺旋桨可保持处于任何位置。当螺旋桨均匀地且无振动地旋转时，螺旋桨动态平衡(或处于动态平衡)。例如，当静态平衡的螺旋桨的叶片具有不同的质心或重心或者不在共同平面中的质心或重心、使得离心力作用于不同平面中的叶片并且不与彼此抵消时，螺旋桨可能动态不平衡。相反地，在螺旋桨动态平衡的情况下，作用于叶片的离心力与彼此相等并且相抵消，并且所观察到的任何振动应是极小的。
传统地，已经意识到使螺旋桨平衡是适当操作的飞行器的最重要考虑因素之一。例如，在具有大螺旋桨的飞机中，由静态或动态不平衡的螺旋桨生成的振动对曲轴或其他零部件造成过大应力。在所有大小的飞行器中，这类振动都可在旋转飞机附近造成所不希望的或无法承受的噪声水平。
飞行器通常配备有在操作期间静态且动态平衡的一组均匀的螺旋桨。螺旋桨可集体地或分组地操作。例如，具有四个螺旋桨的四轴直升机可在起飞或降落运转期间操作四个螺旋桨中的每一个，其中优选地使四轴直升机的提升能力最大化。当四轴直升机在所希望海拔处的空中并且不再需要最大提升能力时，可出于任何原因、诸如保存功率或燃料而停止与螺旋桨中的一个或多个相关联的电机。
附图简述
图1a至图1c是根据本公开的实施方案的飞行器的各方面的视图。
图2a至图2i是根据本公开的实施方案的不平衡螺旋桨的视图。
图3是根据本公开的实施方案的一种用于操作螺旋桨的过程的流程图。
图4a和图4b是根据本公开的实施方案的平衡螺旋桨和不平衡螺旋桨的各方面的视图。
图5是根据本公开的实施方案的一种用于操作飞行器的过程的流程图。
图6是根据本公开的实施方案的一种用于操作飞行器的系统的各方面的视图。
图7是根据本公开的实施方案的一种用于操作飞行器的过程的流程图。
图8是根据本公开的实施方案的操作中的飞行器的各方面的视图。
图9是根据本公开的实施方案的一种用于操作飞行器的系统的各方面的框图。
详述
如以下更详细陈述的，本公开涉及操作具有离散组螺旋桨、包括一个或多个不平衡螺旋桨的飞行器。更确切地，本公开涉及基于任何基础选择补充组螺旋桨以及用所选择补充组螺旋桨配备飞行器。例如，可基于任何基础来选择所述补充组的螺旋桨中的一个或多个，包括但不限于与飞行器的任务相关联的任何操作特性或环境状况，或者在操作期间可优选地发出的任何声音。在一些实施方案中，可以用明知地且故意地静态或动态地失去平衡的一组螺旋桨配备飞行器。然后可通过所述补充组螺旋桨来操作所述飞行器，所述补充组螺旋桨以任何方式、例如单独地或以任意组合进行操作，以便根据运输计划完成任务，或者以便引起飞行器发出任何种类或类型的声音。
在一些实施方案中，飞行器可配备有离散组的第一类型的一个或多个螺旋桨或具有第一操作属性的螺旋桨，以及离散组的第二类型的一个或多个螺旋桨或具有第二操作属性的螺旋桨。在操作期间，可按需选择性地向用于使第一组的螺旋桨旋转的电机中的每一个或用于使第二组的螺旋桨旋转的电机中的每一个施加功率，以便利用相应类型的或具有相应操作属性的螺旋桨的一个或多个特性或属性。例如，第一组螺旋桨可被配置来使推力、升力、机动性或效率中的一者或多者最大化，以便例如节省功率和/或燃料，而第二组螺旋桨可基于一个或多个声学考虑来配置，以便例如发出处于预定声音压力水平(或强度)和/或处于一定频率或在一定频谱(或分布、图案或带)内的声音。第一组的螺旋桨和第二组的螺旋桨可具有不同半径或直径、质量、叶片长度、叶片宽度、叶片形状或叶片角度。螺旋桨还可按需具有不同数量的叶片。此外，第一组螺旋桨和第二组螺旋桨可基于预定任务期间所预料的任何操作考虑和/或环境状况来选择，包括但不限于：任务的起点或终点的位置、有效负载的尺寸或质量、任务期间所遵循的航向或速度，或任何所预料的温度、压力、湿度、风速或风向、天气事件、云覆盖或阳光的量度或水平、或起点与终点之间且包括起点和终点的环境的表面状况或纹理。
在一些实施方案中，飞行器可配备有第一组一个或多个平衡螺旋桨，以及第二组一个或多个特定不平衡螺旋桨或具有变化或修改的参数的螺旋桨，所述变化或修改的参数引起螺旋桨在操作期间辐射处于特定声音压力水平或强度并且在特定频谱内的声音。在操作期间，可按需选择性地向用于使第一组的螺旋桨旋转的电机中的每一个或用于使第二组的螺旋桨旋转的电机中的每一个施加功率，以便使从飞行器辐射出的声音成形。一组一个或多个不平衡螺旋桨可至少部分地基于一个或多个声学考虑来选择，以便例如发出处于预定声音压力水平(或强度)和/或在预定频谱内的声音。例如，在主要所关心的不是控制或限制由飞行器发出的声音的情况下，可按需操作补充组螺旋桨，以便实现任何操作目标(例如，航向、速度、有效负载等)。在希望飞行器发出特定声音的情况下，例如在飞行器在任何人类或其他动物的听力所及范围内操作的情况下，可按需操作补充组的螺旋桨，以便使飞行器的总体声音剖面成形，并且由此引起发出特定声音。
参考图1a至图1c，示出了飞行器110和多个螺旋桨120a、120b、120c、120d、120e。飞行器110包括四个电机160a、160b、160c、160d，其各自被配置来接收螺旋桨120a、120b、120c、120d、120e中的一个。例如，电机160a、160b、160c、160d中的每一个可具有轴，所述轴配置有用于可互换地将螺旋桨120a、120b、120c、120d、120e中的一个安装到其上的一个或多个螺栓连接、快速释放或其他连接件。
如图1a所示，螺旋桨120a、120b、120c、120d、120e中的每一个都具有不同属性。例如，螺旋桨120a是具有两个叶片的平衡螺旋桨，其针对最大推力被优化，并且在操作期间在预定速度(例如，角速率)下发出处于九十五分贝(95db)的声音压力水平或强度且处于八百五十赫兹(850hz)的频率的声音。螺旋桨120b是具有四个叶片的平衡螺旋桨，其被配置用于超静音操作，并且在操作期间在预定速度下发出处于七十四分贝(74db)的声音压力水平或强度且处于八百九十八赫兹(898hz)的频率的声音。螺旋桨120c是具有两个叶片的、在叶片之一中包括泪滴形孔的不平衡螺旋桨，其针对平均升力和推力被配置，并且在操作期间在预定速度下发出处于九十六分贝(96db)的声音压力水平或强度且处于两千零四赫兹(2004hz)的频率的声音。
螺旋桨120d是具有带成角度尖端的三个叶片的平衡螺旋桨，其针对高机动性被配置，并且在操作期间在预定速度下发出处于八十四分贝(84db)的声音压力水平或强度且处于七百八十七赫兹(787hz)的频率的声音。螺旋桨120e是具有四个叶片的不平衡螺旋桨，这四个叶片中的一个是尺寸过大的或畸形的并且在其中包括圆形孔，其针对高升力被配置，并且在操作期间在预定速度下发出处于八十分贝(80db)的声音压力水平或强度且处于三千零一十一赫兹(3011hz)的频率的声音。
根据本公开，飞行器110可配备有螺旋桨120a、120b、120c、120d、120e中的每一个中的一个或多个，例如具有这类螺旋桨中的一个或多个的组，所述组可基于任何基础来选择，以便例如向飞行器110提供特定的推力、升力或机动性能力，或引起飞行器110发出预定声音，并且所述组可分开地或协力地操作并服从任何特定准则、考虑或参数，诸如它们相应的重量、形状、或升力或阻力剖面、以及它们在操作期间的角速度。如图1b所示，电机160b、160c装备有螺旋桨120a，并且电机160a、160d装备有螺旋桨160e。螺旋桨120a和螺旋桨120e被对准成在共同平面内或在平行平面内旋转。如图1b进一步所示，当飞行器110在特定方向上行进时，电机160b、160c正在使螺旋桨120a在功率下进行旋转，而电机160a、160d不操作。在螺旋桨120a以预定速度(例如，角速度)旋转时，螺旋桨120a由电机160b、160c驱动的旋转引起螺旋桨120a发出处于九十五分贝(95db)的声音压力水平或强度且处于八百五十赫兹(850hz)的频率的声音。
如以上所论述，并且根据本公开，飞行器110可基于任何基础操作一个或多个离散组的螺旋桨，例如螺旋桨120a和/或螺旋桨120e。例如，当需要最大推力时，可操作螺旋桨120a。当需要最大升力时，可操作螺旋桨120e。当考虑升力和推力两者时，可同时地、按需地、以不同的功率电平来操作螺旋桨120a、120e。同样地，也可在由这类螺旋桨120a、120e在操作期间发出的相应声音是所希望的时，分开地操作螺旋桨120a、120e，或者在希望此类声音混合时，或在飞行器110所发出的声音不是基本的时，同时地、按需地并且以不同的功率电平来操作螺旋桨120a、120e。
如图1c所示，当飞行器110在特定方向上行进时，电机160a、160d正在使螺旋桨120e在功率下进行旋转，而电机160b、160c不旋转。在操作期间在预定速度下，螺旋桨120e由电机160a、160d驱动的旋转引起螺旋桨120e发出处于八十分贝(80db)的声音压力水平或强度且处于三千零一十一(3011hz)的频率的声音。
因此，本公开的系统和方法可如可基于任何特定准则、考虑或参数所需要地操作不同组的螺旋桨，包括包含一个或多个故意地不平衡的螺旋桨的一组，以便例如有效地控制由这类螺旋桨在飞行器的操作期间发出的噪声或使其成形。包括多个螺旋桨或多组螺旋桨的飞行器可以交替方式操作这类螺旋桨，诸如图1b和图1c所示的飞行器110，其中一个或多个螺旋桨在功率下旋转，而一个或多个其他螺旋桨则不在功率下旋转。可替代地，飞行器可基于任何基础(包括但不限于任何相关操作特性、环境状况或其他因素)控制或扼制向两组或更多组这类螺旋桨提供的功率，以便例如确保正在旋转的螺旋桨发出特定声音(例如，具有所选择声音压力水平或强度并且在所选择频谱内的声音)。
就这一点而言，通过用包括平衡(例如，处于静态平衡且处于动态平衡)的一个或多个螺旋桨以及在预定度或程度上不平衡(例如，失去静态平衡或动态平衡)的一个或多个所选择螺旋桨的补充组螺旋桨配备飞行器，飞行器可被配置来通过操纵向这类螺旋桨所安装到的电机施加的功率来在操作期间根据需要发出多种特定声音中的任一种。因此，如此配备的飞行器可将噪音对任何人类或其他动物的影响考虑为操作约束，并且当飞行器处于这种人类或动物的听力所及范围内时可代替配置成通过在操作期间旋转一个或多个不平衡的螺旋桨发出令人愉快或令人愉悦的声音。可替代地，飞行器可被配置来在预定时间或在观察到一个或多个特定操作特性或环境状况时发出可能既不令人愉快也不令人愉悦的特定声音(例如，报警声、警笛或警报)。
飞行器可配备有具有可基于任何基础选择的多种不同属性的一个或多个螺旋桨。例如，螺旋桨可基于一个或多个参数(诸如，质量)或一个或多个尺寸(例如，半径或直径、叶片长度、叶片宽度、叶片形状或叶片角度)来选择。另外，螺旋桨可基于一种或多种操作能力来选择，所述操作能力例如螺旋桨可提供的推力能力、升力能力或速度能力的量度或额定值，装备有这种螺旋桨的飞行器的机动性的量度或额定值，或螺旋桨在操作期间可发出的一种或多种声音的量度或额定值。螺旋桨可基于一般性能水平或程度或基于例如关于特定目的或目标(诸如机动性、燃料效率和/或电池寿命或不利天气状况)的特定情况中的性能水平或程度来选择。
操作中的飞行器可在操作期间发出处于变化的声音压力水平并且在各种频谱内的数种不同的声音。在许多情况中，从正在操作的飞行器辐射的声音包括宽带声音(例如，跨宽频带或范围分布的能量)，以及例如常常集中在离散频率或更窄带或范围周围并且在本质上通常为周期性或谐振的窄带声音或声调。例如，在飞行器包括多个螺旋桨的情况下，由螺旋桨辐射的声音可被确定为螺旋桨中的每一个的叶片通过频率(或叶片通过频率)的函数。如叶片通过频率的名字所暗示的，它是旋转螺旋桨上的叶片通过给定点的频率，并且被确定为正在旋转的螺旋桨的角速度和正在旋转螺旋桨上所设置的叶片的数量的函数。通常，操作中的飞行器不仅发出宽带声音还发出窄带声音，包括处于或接近叶片通过频率(或在包括叶片通过频率的带内)的强基波声调声音，以及处于叶片通过频率的各种谐波下的离散声音元素。
关于旋转机器，术语“平衡”(或“平衡的”)用于指代正在旋转的元件所生成的或作用于所述元件的所有力都处于平衡状态的状况。平衡状态的中断导致“不平衡”或不平衡状况。处于静态平衡的螺旋桨(例如，飞机或船用螺旋桨)具有沿旋转轴线对准的质心或重心。在这种状况下，螺旋桨可在无任何净惯性力作用于其上的情况下围绕旋转轴线自旋，使得与螺旋桨的叶片中的每一个相关联的离心力关于旋转轴线相应地平衡。质心或重心从旋转轴线移位的螺旋桨据说是静态不平衡的或失去静态平衡的，并且在旋转期间将生成净惯性力。处于动态平衡的螺旋桨由于螺旋桨的各个叶片的重心不在同一平面中的事实而具有不与旋转轴线平行的惯性主轴。在这种状况下，螺旋桨的旋转将在基于不平衡程度确定的临界速度下引起螺旋桨振动或颤振。
当螺旋桨平衡时，在操作期间观察到更低水平的结构、扭转以及旋转轴振动。然而，当螺旋桨不平衡时，在操作期间生成所不希望的振动力和过度的噪声水平。传统地，飞行器中的不平衡螺旋桨的旋转所生成的振动与对螺旋桨、轴、轴承以及其他部件造成损坏的增大风险相关联。因此，螺旋桨驱动的飞行器的所有者和操作者定期地采取行动以确保这类载具上的螺旋桨中的每一个在静态上和动态上都是适当地平衡的，以便不仅减小损坏的风险而且还减小这类螺旋桨在操作期间所发出的振动力和噪声。传统地，安装到飞行器或由其操作的每个螺旋桨在静态上和动态上都是平衡的。
本公开的系统和方法涉及操作具有可基于任何基础选择的离散组的螺旋桨的飞行器，所述任何基础例如操作准则(诸如速度、升力、推力、机动性、效率或噪声)或在执行任务期间所预料的任何环境状况。然后可通过所述补充组螺旋桨来操作所述飞行器，所述补充组螺旋桨以任何方式、例如单独地或以任意组合进行操作，以便根据运输计划完成任务，以便引起飞行器发出任何种类或类型的声音，或者出于任何其他目的。通过向飞行器提供两个或更多个离散组的这类螺旋桨，单个飞行器可在运输期间以两种或更多种模式进行操作，其中相应组的螺旋桨单独地或与一个或多个其他组协力地操作，例如在可如基于特定任务的操作目标或需求所希望地或所需要地来动态调节的各种角速度和/或功率电平下。在一些实施方案中，补充组中的每一个中的螺旋桨中的每一个可关于竖直轴线、例如在叶片在与彼此共同或平行的基本上水平平面中旋转的情况下旋转。在一些其他实施方案中，各个补充组的螺旋桨可关于不同轴线(例如，其中的至少一条可以是非竖直的)并且在叶片在不同平面(例如，其中的至少一个可以是非水平的)中旋转的情况下旋转。在再其他实施方案中，螺旋桨的旋转轴线和/或这类螺旋桨的叶片旋转所在的平面可由例如一个或多个电机或用于重新定位电机和/或螺旋桨的其他部件改变。
在一些实施方案中，本文公开的系统和方法涉及开发而不是避免不平衡螺旋桨在飞行器中的使用，以便引起这类载具在操作期间发出特定声音。包括一个或多个不平衡螺旋桨的一组螺旋桨可设置在飞行器上并且可单独地或与一个或多个其他螺旋桨组合地操作，例如不平衡螺旋桨的组合或平衡和不平衡螺旋桨两者的组合，并且在引起飞行器的总体声音剖面相应地改变的角速度和/或功率电平下操作。
因此，在一些实施方案中，在飞行器将要在一个或多个人类或其他动物的听力可及范围内操作的情况下，可用包括可基于各种操作准则(例如，相应螺旋桨的推力额定值、升力额定值、速度额定值、机动性额定值或噪声额定值)专门选择的平衡和不平衡螺旋桨两者的多个螺旋桨配备飞行器。然后可按需、为了实现一个或多个操作目标、或者根据一个或多个需求来操作这类螺旋桨。具体地，当飞行器在一个或多个人类或其他动物附近经过时，可操作一个或多个不平衡螺旋桨以便引起飞行器辐射所选择声音，直到飞行器从人类或其他动物附近安全离开为止。声音可基于它们对这种人类或动物来说愉快或讨厌的程度或者基于任何其他基础来选择。
在一些实施方案中，平衡螺旋桨可旋转到预定速度，例如旋转到高于螺旋桨的临界速度。例如，螺旋桨可在飞行器的操作期间或在实验室或测试设施中旋转。可使用一个或多个传感器(例如，麦克风、压电传感器、振动传感器或任何其他声学传感器)来捕获关于螺旋桨的旋转以及从其辐射的任何所观察到的声音或噪声的信息。然后可将所观察到的声音或噪声与希望螺旋桨在操作期间发出的声音或噪声进行比较。如果所观察到的声音或噪声与所希望的声音或噪声不一致，那么可对螺旋桨做出一项或多项修改或调整，以便例如故意地使螺旋桨不平衡，并且可再次使修改的螺旋桨旋转。这类修改可包括：添加或减小螺旋桨的叶片中的一个或多个的质量，或者修改螺旋桨的一个或多个参数。如果从经修改螺旋桨的旋转所观察到的声音或噪声与所希望的声音或噪声一致，那么可在飞行器的操作期间相应地利用螺旋桨。然而，如果从经修改螺旋桨的旋转所观察到的声音或噪声与所希望的声音或噪声不一致，那么可通过一项或多项修改或调整来进一步修改螺旋桨并再次使其旋转，直到此类声音或噪声与所希望的噪声足够一致为止。
根据本公开的一些其他实施方案，可针对安排来执行特定任务的飞行器选择螺旋桨补充组。例如，补充组的螺旋桨可根据任务的运输计划(例如，从起点到终点、穿过任何中间航路点的航线)或在执行任务期间所预料的任何预测的操作特性或环境状况来选择，例如基于任务的一个或多个属性、航线、起点、终点、航路点、操作特性或环境状况来选择。例如，补充组的螺旋桨可通过以下方式来选择：估计多个螺旋桨中的每一个在操作期间所发出的声音的声音压力水平或强度以及频谱，并且标识飞行器在任务期间将要发出的一个或多个所希望的声音，并且用将引起飞行器发出与所希望的声音足够类似的声音的螺旋配备飞行器。一旦已经选择补充组的螺旋桨并将其安装在飞行器上，就可按需、根据运输计划或基于任何其他基础来操作螺旋桨。
根据本公开的再其他实施方案，具有多个不同机载螺旋桨的飞行器可沿着航线以任务的原始运输模式(例如其中螺旋桨中的每一个在所选择速度下或在特定功率电平下操作，或者不操作)从起点出发去往终点。在飞行器上操作的一个或多个传感器可追踪飞行器的位置和/或海拔，并捕获关于在处于原始运输模式时飞行器的操作特性或飞行器所遇到的环境状况的数据。这类传感器还可确定在运输时飞行器所发出的声音的声音压力水平和/或频谱。如果所发出声音压力水平和/或频谱与所希望的声音(例如，优选的声音压力水平和/或频谱)不一致，那么可基于例如任务的一个或多个属性、航线、起点、终点、一个或多个航路点、操作特性或环境状况相应地改变飞行器的运输模式。
例如，在飞行器包括用于在第一运输模式下操作的第一组螺旋桨并且飞行器抵达预定位置、达到预定速度、海拔或电池水平、或者遇到预定温度或天气事件的情况下，飞行器可在第二运输模式下操作，其中第二组螺旋桨独立地或与第一组螺旋桨中的一个或多个协力地、并且在基于一个或多个推力、升力、效率或声学考虑或者出于任何其他目的可能希望的功率电平下操作。就这一点而言，通过将飞行器装备有两个或更多个离散组的螺旋桨，飞行器可在多种不同模式下操作，并且可用于满足不同时间的一个或多个操作目标，或者对在执行任务时变化的事件或情况作出响应。
如以上所论述，飞行器可以任何数目的离散组的螺旋桨进行操作，并且这类螺旋桨根据需要可以是平衡的(例如，处于静态平衡或处于动态平衡)或不平衡的，以便引起飞行器发出具有所希望声音压力水平或在所希望频谱内的声音。根据本公开，可通过实现对螺旋桨的一个或多个参数的改变(例如，对螺旋桨的一个或多个叶片的质量或重量、形状、升力剖面或阻力剖面的改变)来故意地使螺旋桨不平衡，这可通过任何数量的方式来完成。参考图2a至图2i，示出了多个不平衡螺旋桨220a、220b、220c、220d、220e、220f、220g、220h、220i。如图2a所示，螺旋桨220a包括围绕具有安装钻孔252a的轮毂250a安装的一对叶片230a、240a。叶片240a具有的长度l2a大于叶片230a的长度l1a。因此，由于它们的不同长度l2a、l1a，叶片230a、240a相对于轮毂250a具有不同的质心，并且螺旋桨220a在被配备到飞行器(未示出)并在功率下旋转时将是不平衡的(即，失去静态平衡或动态平衡)。螺旋桨220a的不平衡将引起螺旋桨220a辐射可与从类似大小的平衡螺旋桨辐射的声音不同的处于离散声音压力水平或强度并且在有限频谱内的声音。
如图2b所示，螺旋桨220b包括围绕具有安装钻孔252b的轮毂250b安装的一对叶片230b、240b。叶片240b具有的宽度w2b大于叶片230b的宽度w1b。因此，由于它们的不同宽度w2b、w1b，叶片230b、240b相对于轮毂250b具有不同的质心，并且螺旋桨220b在被配备到飞行器(未示出)并在功率下旋转时也将是不平衡的。螺旋桨220b的不平衡将引起螺旋桨220b辐射可与从类似大小的平衡螺旋桨辐射的声音不同的处于离散声音压力水平或强度并且在有限频谱内的声音。同样地，如图2c所示，螺旋桨220c包括围绕具有安装钻孔252c的轮毂250c安装的一对叶片230c、240c。叶片230c包括具有面积a1c设置在与安装钻孔252c的中心相距距离l1c处的基本上圆形孔232c。叶片240c包括具有面积a2c设置在与安装钻孔252c的中心相距距离l2c处的基本上椭圆形孔242c。因此，由于它们由孔232c、242c造成的不同质量分布以及它们相对于安装钻孔252c的放置，螺旋桨220c在被配备到飞行器(未示出)并在功率下旋转时也将是不平衡的。螺旋桨220c的不平衡将引起螺旋桨220c辐射可与从类似大小的平衡螺旋桨辐射的声音不同的处于离散声音压力水平或强度并且在有限频谱内的声音。
如图2d所示，螺旋桨220d包括围绕具有安装钻孔252d的轮毂250d安装的一对叶片230d、240d。叶片230d包括具有面积a1d的开口232d以及用于隐藏或暴露开口232d的可调整盖234d。叶片240d包括具有面积a2d的开口242d以及用于隐藏或暴露开口242d的可调整盖244d。可调整盖234d、244d可使用一个或多个电动机或其他系统来操作，以便以任何方式(例如，相对于开口232d、242d径向地、侧向地或在任何方向上)隐藏或暴露相应开口232d、242d。因此，根据可调整盖234d、244d中的一个或多个是隐藏还是暴露开口232d、242d中的一个或多个，螺旋桨220d在操作期间可按需地来平衡或自动地且选择性地不平衡。因此，螺旋桨220d的可调整盖234d、244d可用于确定在操作期间从螺旋桨220d辐射的声音的声音压力水平或强度以及频谱。
如图2e所示，螺旋桨220e包括围绕具有安装钻孔252e的轮毂250e安装的一对叶片230e、240e。叶片230e具有开口232e，嵌条234e插入到开口232e中。开口232e设置在与安装钻孔252e的中心相距距离l1e处。叶片240e具有开口242e，芯部244e已经从开口242e移除。开口242e设置在与安装钻孔252e的中心相距距离l2e处。因此，根据嵌条234e的质量或密度或从开口232e、242e到安装钻孔252e的中心的距离l1e、l2e，叶片230e、240e相对于轮毂250e具有不同质心，并且螺旋桨220e在被配备到飞行器(未示出)并在功率下旋转时将是不平衡的。螺旋桨220e的不平衡将引起螺旋桨220e辐射可与从类似大小的平衡螺旋桨辐射的声音不同的处于离散声音压力水平或强度并且在有限频谱内的声音。
如图2f所示，螺旋桨220f包括围绕具有安装钻孔252f的轮毂250f安装的一对叶片230f、240f。叶片230f、240f由具有不同密度ρ1f、ρ2f的不同材料m1f、m2f形成。因此，叶片230f、240f相对于轮毂250f将具有不同质心，即使叶片230f、240f具有完全相同的尺寸也是如此，并且螺旋桨在被配备到飞行器(未示出)并在功率下旋转时将是不平衡的。螺旋桨220f的不平衡将引起螺旋桨220f辐射可与从类似大小的平衡螺旋桨辐射的声音不同的处于离散声音压力水平或强度并且在有限频谱内的声音，其中声音压力水平或强度以及频谱是基于相应密度ρ1f、ρ2f之间的s差确定的。
如图2g所示，螺旋桨220g包括围绕具有安装钻孔252g的轮毂250g安装的一对叶片230g、240g。叶片230g、240g相对于轮毂250g以不同倾角θ1g、θ2g设置。因此，叶片230g、240g相对于轮毂250g将具有不同质心，即使叶片230g、240g具有完全相同的尺寸也是如此，并且螺旋桨在被配备到飞行器(未示出)并在功率下旋转时将是不平衡的。螺旋桨220g的不平衡将引起螺旋桨220g辐射可与从类似大小的平衡螺旋桨辐射的声音不同的处于离散声音压力水平或强度并且在有限频谱内的声音，其中声音压力水平或强度以及频谱是基于相应叶片角度θ1g、θ2g之间的s差确定的。
如图2h所示，螺旋桨220h包括围绕具有安装钻孔252h的轮毂250g安装的一对叶片230h、240h。叶片230h、240h设置有它们的相应前缘和后缘的不同厚度t1h、t2h。因此，叶片230g、240g相对于轮毂250g将具有不同质心，即使叶片230g、240g具有完全相同的尺寸也是如此，并且螺旋桨在被配备到飞行器(未示出)并在功率下旋转时将是不平衡的。螺旋桨220g的不平衡将引起螺旋桨220g辐射可与从类似大小的平衡螺旋桨辐射的声音不同的处于离散声音压力水平或强度并且在有限频谱内的声音，其中声音压力水平或强度以及频谱是基于相应叶片角度θ1g、θ2g之间的s差确定的。
如图2i所示，螺旋桨220i包括围绕具有安装钻孔252i的轮毂250i安装的一对叶片230i、240i。叶片230i、240i相对于轮毂250i以不同俯仰角φ1i、φ2i设置。因此，叶片230i、240i相对于轮毂250i将具有不同质心，即使叶片230i、240i具有完全相同的尺寸也是如此，并且螺旋桨在被配备到飞行器(未示出)并在功率下旋转时将是不平衡的。螺旋桨220i的不平衡将引起螺旋桨220i辐射可与从类似大小的平衡螺旋桨辐射的声音不同的处于离散声音压力水平或强度并且在有限频谱内的声音，其中声音压力水平或强度以及频谱是基于相应倾角φ1i、φ2i之间的s差确定的。
本文公开的飞行器和螺旋桨不涉及任何特定类型或形式的平衡或不平衡螺旋桨或用于使螺旋桨不平衡的任何特定过程或技术，并且不限于图2a至图2i的螺旋桨220a、220b、220c、220d、220e、220f、220g、220h、220i中的任一种。例如，任何数量或类型的螺旋桨(包括但不限于2015年12月18日提交的美国专利申请号14/975,209中公开的螺旋桨中的一个或多个，所述申请内容的全文以引用的方式并入本文)可根据本公开的系统和方法在飞行器上操作。
根据本公开的一些实施方案，螺旋桨可以任何方式来修改或定制，例如通过修改螺旋桨中的一个或多个的一个或多个参数(诸如，螺旋桨的叶片中的一个或多个的质量、形状、升力剖面或阻力剖面)，以便引起螺旋桨辐射处于预定或所希望声音压力水平或强度并且在所选择频谱内的声音。螺旋桨必须修改的程度可通过一项或多项操作或实验分析(所述分析可基于在操作期间从螺旋桨辐射的声音的特性与所希望声音的特性的比较)来确定，以便标识或确定可引起螺旋桨在操作期间辐射所希望声音或足够类似的声音的对螺旋桨的修改。
参考图3，示出了根据本公开的实施方案的一种用于操作螺旋桨的过程的流程图300。在框310处，使平衡螺旋桨旋转到高于临界速度。如以上所指出，临界速度是螺旋桨的角速度，在所述角速度下，螺旋桨开始发生处于特定频率(例如，共振频率)或在一定频谱内的共振或振动或振荡。在框320处，可使用一个或多个传感器来捕获关于螺旋桨的旋转以及从螺旋桨发出或辐射的任何所观察到的噪声的信息。例如，在平衡螺旋桨在飞行中的飞行器上旋转到高于临界速度的情况下，传感器可围绕螺旋桨安装到电机所借助的轴或者沿着飞行器的机架、机翼、机身或一个或多个方面设置。在平衡螺旋桨在实验环境(例如，实验室或像测试设施)中旋转到高于临界速度的情况下，传感器可相对于旋转螺旋桨定位在任何有利的或所希望的位置中。
在框330处，将在框320处所观察到的噪声的特性与螺旋桨在高于临界速度的旋转期间将要发出或辐射的所希望噪声的特性进行比较。例如，在优选的或所希望的是螺旋桨发出处于特定声音压力水平或强度并且在特定频谱内的声音(例如，可比原始地从操作中的平衡螺旋桨发出的声音更愉快或安慰的声音，或者可以是不愉快的、讨厌的或比原始地从正在操作的平衡螺旋桨发出的声音更大声的并且旨在警示任何附近的人类或其他动物或使其恼火的声音)的情况下，可比较在框320处所观察到的噪声的声音压力水平或强度以及频谱与所希望噪声的特定声音压力水平或强度以及频谱之间的差。
在框340处，确定在框320处所观察到的噪声是否与所希望噪声一致。例如，可将所观察到的噪声的一个或多个频率与所希望噪声的一个或多个频率、例如与一个或多个所希望频谱进行比较。同样地，可类似地将所观察到的噪声的声音压力水平或强度与所希望噪声的声音压力水平或强度、或与跟其相关联的一个或多个带或容差进行比较。如果确定所观察到的噪声在可接受水平或度内与所希望噪声一致，那么所述过程结束。
如果确定所观察到的噪声与所希望噪声不一致，那么过程前进到框350，其中观察到的噪声与希望的噪声之间的任何差异被确定。例如，可评定所观察到的噪声与所希望噪声的声音压力水平或强度之间的差，例如，既独立地又相对于飞行器的一个或多个操作特性(包括但不限于螺旋桨旋转所处的角速度)来进行评定。在框360处，可标识对螺旋桨的叶片的一项或多项调整以解决在框350处标识的所观察到的噪声与所希望噪声之间的差。例如，可提议或选择螺旋桨的叶片中的两个或更多个的质量或质心之间旨在减小或消除这类差的失配。
在框370处，根据所确定调整来修改螺旋桨。例如，通过例如一个或多个切割、弯曲或切片手段来减小平衡螺旋桨的叶片中的一个的长度或宽度，从而产生不平衡螺旋桨，诸如图2a的螺旋桨220a或图2b的螺旋桨220b。可替代地，可在叶片中的一个或多个内形成一个或多个孔，从而产生不平衡螺旋桨，诸如图2c的螺旋桨220c。可操作一个或多个可调整盖以暴露或隐藏叶片中的一个或多个中的开口，从而产生不平衡螺旋桨，诸如图2d的螺旋桨220d。可将嵌条插入到叶片中，或者可将芯部从叶片移除，从而产生不平衡螺旋桨，诸如图2e的螺旋桨220e。可以利用用于改变螺旋桨的一个或多个叶片的质心或者这类中心的位置的任何手段或方法，例如切割、雕刻、研磨、摩擦、磨损、钻探、钻孔等，以便基于在框360处标识的一项或多项调整来修改螺旋桨。一旦已经根据所确定调整修改了螺旋桨，所述过程就前进到框380，其中使经修改螺旋桨旋转到高于临界速度，并且返回到框320，其中一个或多个传感器可捕获关于螺旋桨的旋转以及从螺旋桨发出或辐射的任何所观察到的噪声的信息。
图4a和图4b示出了对处于静态平衡且处于动态平衡的螺旋桨的评估，以及对平衡螺旋桨进行以使螺旋桨不平衡以便引起螺旋桨发出处于优选的声音压力水平或强度并且在优选频谱内的声音的修改，其中示出了根据本公开的实施方案的平衡螺旋桨420a和不平衡螺旋桨420b的各方面的视图。除了另外指出的情况，否则图4a或图4b所示的前面为数字“4”的参考编号指示与具有图2a至图2i所示的前面为数字“2”或图1a和图1b所示的前面为数字“1”的参考编号的部件或特征类似的部件或特征。
如图4a所示，可使平衡螺旋桨420a旋转到临界速度或高于临界速度，并且可监测平衡螺旋桨420a的旋转以便例如确定在旋转期间所观察到的噪声的一个或多个特性(例如，声音压力水平或强度)。可将关于这类噪声的信息或数据连同螺旋桨420a的特性(例如，螺旋桨420a的叶片的质量、直径、数量，以及螺旋桨420a旋转所处的角速度)存储在至少一个数据存储区中。
如以上关于图3的流程图300所论述，可将在螺旋桨420a的旋转期间所观察到的噪声的特性与螺旋桨420a在操作期间将要发出的所希望噪声的特性进行比较，并且可选择或预测对螺旋桨420a的一项或多项修改以便解决这类特性之间的差。参考图4b，螺旋桨420b被示出为经修改以便不仅包括在与螺旋桨420b的中心相距为l2的距离处进入到第一叶片430b中的嵌条434b，而且还移除在与螺旋桨420b的中心相距为l1的距离处进入第二叶片440b中的芯部444b。在已经将嵌条434b插入到第一叶片430b中并且已经将芯部444b从第二叶片440b移除之后，可使螺旋桨420b旋转到临界速度或高于临界速度，并且可监测平衡螺旋桨420b的旋转以便确定在旋转期间所观察到的噪声的一个或多个特性(例如，声音压力水平或强度)。可将关于这类噪声的信息或数据连同螺旋桨420b的特性(例如，螺旋桨420b的叶片的质量、直径、数量，以及螺旋桨420b旋转所处的角速度，和嵌条434b或芯部444b的一个或多个尺寸)存储在至少一个数据存储区中。关于噪声以及螺旋桨420a、420b的信息或数据可用于开发并维持关于各种大小、形状或构型的螺旋桨以及由此在此类螺旋桨处于静态平衡和/或处于动态平衡时或在这类螺旋桨处于不同程度的不平衡时在操作期间发出的噪声的信息或数据的库。
如以上还进行论述的，飞行器可配备有补充组的螺旋桨，其中的每一个可基于任何基础来选择。例如，在一些实施方案中，八轴直升机可装备有基于不同准则针对优化的性能被配置的多组螺旋桨。八轴直升机可装备有总体上被配置用于最大化升力或推力的第一组螺旋桨，以及针对特定目的或目标(诸如，机动性、燃料效率和/或电池寿命)或不利天气状况优化的第二组螺旋桨。这些组螺旋桨中的每一组可包括至少一个且至多七个螺旋桨。在操作期间，根据将要使用飞行器执行的任务的运输计划中所陈述的需求或要求，可按需、单独地或集体地来选择性地操作第一组螺旋桨和第二组螺旋桨。这类需求或要求可包但不限于来自运输中的飞行器的声学发射的限值或阈值。
参考图5，示出了根据本公开的实施方案的一种用于操作飞行器的过程的流程图500。在框510处，针对飞行器从起点到终点的运输标识运输计划。运输计划可包括或指示：起点和/或终点的坐标，以及预期飞行器从起点出发或抵达终点的时间，或关于飞行器的运输的任何其他信息或数据。运输计划还可包括：飞行器将要从起点行进到终点的优选航线(例如，航向、速度或一个或多个航路点的坐标)，任何海拔限制或要求，或关于飞行器将要从起点携带到终点的有效负载的任何信息或数据。
在框520处，预测飞行器在根据运输计划的运输期间的操作特性。例如，可基于运输计划以及任何已知的相关因素或历史数据来估计飞行器在运输期间的任何动态属性(诸如海拔、航向、速度、爬升或下降速率、转弯速率、加速度或所跟踪位置(例如，纬度和/或经度))。在框530处，还预测飞行器在运输期间将会遇到的任何环境状况。例如，还可基于运输计划以及任何已知的相关因素或历史数据来估计任何温度、压力、湿度、风速、方向、云覆盖、阳光的量度或起点与终点之间且包括起点和终点的环境的表面状况或纹理。
在框540处，基于运输计划、所预测操作特性和/或所预测环境状况来确定飞行器优选地将发出的声音的声音压力水平和/或频谱。例如，基于与运输计划相关联或由其强加的任何要求或约束、所预料的飞行器的操作特性或预期飞行器会遇到的环境状况，可标识飞行器将要发出的优选声音(例如，声音压力水平和频谱)。这类特性可根据飞行器的速度、位置或海拔以及任何其他因素限定或包括单个阈值或限值(例如，声音压力水平或频率的最大值或平均值)、或一个或多个阈值或限值(例如，谱、分布、图案或带)。例如，可确定在起点附近内(例如，在人类或其他动物的听力可及范围内)将要发出的声音的第一声音压力水平和/或第一频谱，同时还可确定飞行器在运输时将要发出的声音的第二声音压力水平和/或频谱，以及飞行器在终点附近内将要发出的声音的第三声音压力水平和/或频谱。还可确定在任何数量的中间航路点附近内将要发出的声音的声音压力水平和/或频谱。可基于运输计划、所预测操作特性和/或所预测环境状况来标识飞行器将要在例如任何间隔或持续任何持续时间发出的任何数量的声音压力水平和/或频谱。
在框550处，基于优选声音的声音压力水平和/或频谱来选择飞行器的螺旋桨补充组。飞行器可基于所希望声音压力水平和/或频谱配备有均匀的一系列螺旋桨，或配备有被配置来引起飞行器发出与所希望声音压力水平和/或频谱一致的声音的两组或更多组螺旋桨。例如，在一些实施方案中，可故意地使螺旋桨中的一个或多个在预定程度上不平衡，以便在这类螺旋桨操作时引起飞行器发出特定声音(例如，处于特定声音压力水平和/或在特定频谱内的声音)。可替代地，根据本公开，相关领域的普通技术人员将意识到，可基于与所希望声音压力水平和/或频谱无关的因素或准则来选择螺旋桨补充组。
本公开的飞行器可包括任何数量的组的螺旋桨，并且这类组可包括任何数量的螺旋桨。例如，四轴直升机可包括为了发出处于所希望声音压力水平和/或在所希望频谱内的声音的目的而专门选择的单组四个常见螺旋桨，或为了任何特定目的选择的两组或更多组螺旋桨(例如，用于最佳推力的两个螺旋桨，用于发出处于所希望声音压力水平和/或在所希望频谱内的声音的两个螺旋桨；或四个独特螺旋桨，包括用于最佳电池寿命的一个螺旋桨、用于在不利天气状况下获得最佳性能的一个螺旋桨、用于最佳升力的一个螺旋桨、以及用于发出处于所希望声音压力水平和/或在所希望频谱内的声音的一个螺旋桨)。同样地，作为其他实例，六螺旋桨飞行器(例如，六轴直升机)可包括单组六个常见螺旋桨，或者可为了任何特定目的而选择的两组或更多组螺旋桨(例如，各自三个螺旋桨的两组；各自两个螺旋桨的三组；三组螺旋桨，各自包括三个螺旋桨、两个螺旋桨以及单个螺旋桨；或六个独特螺旋桨)，并且八螺旋桨飞行器(例如，八轴直升机)可包括也可为了任何特定目的而选择的两组至八组独特螺旋桨。
在框560处，用所选择螺旋桨补充组配备飞行器。在框570处，飞行器在安装所选择螺旋桨补充组的情况下从起点出发去往终点，并且所述过程结束。
因此，本公开的系统和方法可涉及标识并选择在根据运输计划出发执行预定任务之前将要安装在飞行器上的螺旋桨。在一些实施方案中，可在出发之前针对飞行器选择两组或更多组螺旋桨并将其安装到飞行器，并且根据运输计划在特定时间或以特定角速度操作所述螺旋桨。可针对飞行器选择这些组螺旋桨，以便引起飞行器在操作期间发出预定声音，诸如图5的流程图500所示，并且这些组螺旋桨可按需包括一个或多个故意地不平衡的螺旋桨。相关领域的普通技术人员将意识到，可在基于一个或多个点处或沿着运输计划的一个或多个区段例如针对升力、推力、机动性或效率考虑将要发出的所希望声音之外的任何基础来选择多组螺旋桨，并且可基于这类考虑来操作所述组螺旋桨。
图6可示出根据不同运输计划的不同补充组螺旋桨的选择和使用。参考图6，示出了根据本公开的实施方案的一种用于操作飞行器的系统600的各方面的视图。除了另外指出的情况，否则图6所示的前面为数字“6”的参考编号指示与具有图4a或图4b所示的前面为数字“4”、图2a至图2i所示的前面为数字“2”、或图1a和图1b所示的前面为数字“1”的参考编号的部件或特征类似的部件或特征。
如图6所示，多个飞行器610-1、610-2和610-3被选择来根据运输计划执行一个或多个任务。飞行器610-1旨在从康涅狄格州的hartford行进到康涅狄格州的southport，同时携带二十八磅(28lbs.)的有效负载。根据运输计划，飞行器610-1预期以194度(194º)的航向沿着总体上可被表征为覆盖或平行于公路航线并从郊区社区上方经过的航线行进。因此，飞行器610-1将配备有两个高效率螺旋桨和两个低噪声螺旋桨，它们可按需分开地或协力地并且在不同功率电平下操作。
例如，高效率螺旋桨可在从hartford到southport的五十三英里的运输中的大部分(例如，在城区环境内或从公路上方经过的运输部分)内以全功率操作。低噪声螺旋桨可在飞行器610-1从人类或其他动物或者包括这类人或动物的民居上方或其附近内(例如，在终点附近)经过时操作，以便确保由飞行器610-1发出的声音保持低于预定阈值。可替代地，这些组螺旋桨可在变化的功率电平下一起操作，其中在保存优先的情况下，高效率螺旋桨在相比更高的功率电平下操作，并且在噪声控制优先的情况下，低噪声螺旋桨在相比更高的功率电平下操作。此外，在一些实施方案中，可故意地使低噪声螺旋桨或高效率螺旋桨中的一者或两者不平衡，以便当螺旋桨在操作期间在功率下旋转时，引起飞行器发出预定声音。
如图6中还示出的，飞行器610-2旨在从hartford行进到康涅狄格州的groton，同时携带三磅(3lbs.)的有效负载。根据运输计划，飞行器610-2预期以132度(132º)的航向沿着人口稀疏的航线行进。因此，因为航线是人口稀疏的，所以与航线相关联的噪声阈值是相对高的，并且飞行器610-2可配备有四个高速度螺旋桨以使得飞行器610-2能够以最大速度将有效负载递送到groton并返回到hartford，而不管在运输期间发出的任何噪声。如图6中进一步示出的，飞行器610-3旨在从hartford行进到康涅狄格州的storrs，同时携带三十五磅(35lbs.)的有效负载。根据运输计划，飞行器610-3预期以082度(082º)的航向沿着终止于大学校园的密集航线行进。考虑到飞行器610-3所携带的有效负载的显著地高的质量，以及与使飞行器610-3降落在紧凑环境中相关联的操作约束，飞行器610-3可配备有具有最大升力能力的两个螺旋桨以及用于精确控制(例如，高机动性)的两个螺旋桨。最大升力螺旋桨和精确控制螺旋桨可在执行任务期间按需分开地或协力地并且在变化的功率电平下操作。
如以上所论述，在飞行器配备有两个或更多个独特组的螺旋桨的情况下，这些组中的至少一组可包括一个或多个故意地不平衡的螺旋桨，这些组螺旋桨可按需操作，以便引起飞行器发出一个或多个预定声音
参考图7，示出了根据本公开的实施方案的表示一种用于操作具有不平衡螺旋桨的飞行器的过程的流程图700。在框710处，具有多个不同机载螺旋桨的飞行器在机载螺旋桨处于原始运输模式的情况下从起点出发去往终点。例如，飞行器可配备有针对不同目的或准则优化的分开组的螺旋桨，例如用于最大化升力或推力的一组螺旋桨，以及针对机动性、功率效率、盛行天气状况或发出特定噪声优化的一组螺旋桨，其可包括一个或多个平衡或不平衡螺旋桨。
在框720处，一个或多个机载传感器追踪飞行器的位置。在框730处，一个或多个机载传感器捕获关于在从起点到终点的运输期间的环境状况和/或飞行器的操作特性的数据。在框740处，一个或多个机载传感器确定飞行器在从起点到终点的运输期间所发出的声音的声音压力水平和/或频谱。例如，飞行器可包括用于在飞行器飞行时确定飞行器的位置以及速度或加速度或者飞行器的任何其他操作特性的一个或多个gps接收器或传感器、罗盘、速度计、高度计、陀螺仪或其他传感器。飞行器还可包括一个或多个空气监测传感器(例如，氧气、臭氧、氢气、一氧化碳或二氧化碳传感器)、红外传感器、臭氧监测器、ph传感器、地磁异常检测器、金属检测器、辐射传感器(例如，盖革计数器、中子检测器、阿尔法检测器)、海拔指示器、深度计、加速度计或成像装置(例如，数字相机)。飞行器还可包括用于在飞行器飞行时检测并捕获声音能量的一个或多个声音传感器，包括被配置来捕获关于声学能量的信息或数据的一个或多个麦克风、压电传感器、振动传感器或任何其他装置。
在框750处，基于所追踪位置、环境状况和/或操作特性来确定在飞行器飞行时飞行器优选地将要发出的声音的声音压力水平和/或频谱。例如，在一些实施方案中，可基于飞行器的位置确定飞行器将要发出的优选声音(例如，当飞行器在人类或其他动物的听力可及范围内时，可优选地发出第一声音，并且当飞行器在这类人或动物的范围之外时，或者当环境噪声水平足够高并且由飞行器发出的操作声音相比无关紧要时，可优选地发出第二声音。
在一些实施方案中，例如当预期飞行器在民居或其他居住建筑物附近操作时，在飞行器在结构的范围内时将要发出的优选声音可具有已知不让人类或动物讨厌的低声音压力水平和/或频谱。在一些其他实施方案中，例如在所希望警示任何人类或动物正在抵达或正在出发的飞行器的情况下，在飞行器在民居或其他居住建筑物的范围内时将要发出的优选声音可具有已知让这类人或动物讨厌的高声音压力水平(例如，近似一百分贝(db))和/或频谱(例如，在三千至四千赫兹(3000-4000hz)范围内的频率)。此外，在一些其他实施方案中，优选声音可被标识为以下各项的函数：飞行器的速度、飞行器的海拔、飞行器所携带的有效负载的大小(例如，净质量)、飞行器所遇到的天气状况或任何其他相关环境或操作因素。
根据本公开，不仅可以基于现有监管、法令或程序要求，而且可以基于历史数据来确定所希望声音压力水平和/或频谱，例如通过提供关于飞行器的位置、飞行器的操作特性、或飞行器在其内操作的环境状况的信息或数据作为训练来识别优选声音的机器学习系统的输入。还可基于操作事件(诸如，在预定海拔上方或下方通过、超过预定空速或下降到低于预定空速、或抵达预定位置的范围内或从所述范围离开)来标识所希望声音。用于标识所希望声音的信息或数据可基于以下各项来进行加权：在框720、框730或框740处使用机载传感器确定的外在或内在信息或数据的可靠性(例如，信息或数据可预期保持恒定的程度)、预测的外在或内在信息或数据的质量(例如，得到这类信息或数据所基于的估计或预报的置信水平)、或任何其他因素。
在框760处，将如在框750处确定的飞行器将要发出的优选声音的声音压力水平和/或频谱与如在框740处确定的飞行器在操作期间发出的声音的声音压力水平和/或频谱进行比较。例如，可确定飞行器发出的声音的声音压力水平和/或强度偏离所希望声音压力水平或强度和/或所希望频谱的程度。在框770处，如果飞行器发出的声音的声音压力水平和/或频谱与所希望声音的那些不够不同，那么所述过程返回到框720，其中飞行器继续根据原始运输模式操作，并且其中使用一个或多个机载传感器追踪飞行器的位置。
如果飞行器发出的声音的声音压力水平和/或频谱与所希望声音的那些足够不同，那么所述过程前进到框780，其中改变机载螺旋桨的运输模式。例如，在飞行器配备有两组或更多组离散螺旋桨并且螺旋桨的第一组以原始运输模式操作的情况下，螺旋桨的第二组可以随后的运输模式操作，并且螺旋桨的第一组可停止。同样地，在飞行器配备有各自分别在第一功率电平和第二功率电平下操作的第一组离散螺旋桨和第二组离散螺旋桨的情况下，可扼制或改变向第一组螺旋桨和第二组螺旋桨中的每一组施加的功率以改变飞行器在操作期间发出的声音。在本公开的一些实施方案中，一个或多个不平衡螺旋桨可按需操作或停止，以便修改飞行器在操作期间发出的声音。在再其他实施方案中，螺旋桨中的一个或多个的平衡状态可自动地改变，例如，通过暴露或隐藏设置在螺旋桨(诸如，图2d的螺旋桨220d)的叶片内的一个或多个开口，或以任何其他方式。根据本公开，可按需以任何方式修改设置在飞行器上的任何数量的螺旋桨的操作状态，以便改变飞行器发出的声音压力水平和/或频谱。
在框790处，确定飞行器是否已经抵达其终点。如果飞行器已经抵达其终点，则所述过程结束。然而，如果飞行器尚未抵达其终点，那么所述过程返回到框720，其中使用一个或多个机载传感器追踪飞行器的位置。
因此，本公开的系统和方法可用于按需修改飞行器的运输模式，或用于以两种或更多种运输模式操作飞行器，以便改变飞行器发出的声音的声音压力水平或强度和/或频谱。运输模式可通过开始或停止一个或多个螺旋桨(例如，一个或多个平衡或不平衡螺旋桨)的操作或通过修改向这类螺旋桨中的一个或多个施加的功率来修改。对运输模式的修改可基于飞行器的位置或基于飞行器的任何操作特性(例如，海拔、航向、速度、爬升或下降速率、转弯速率、加速度)或飞行器在给定环境内所遇到的任何环境状况(例如，温度、压力、湿度、风速或风向、云覆盖或阳光的量度、或表面状况或纹理)来标识并实施。
图8中示出可响应于飞行器发出的声音或为了引起飞行器发出优选或所希望声音而改变飞行器的运输模式的一个实例。参考图8，示出了根据本公开的实施方案的操作中的飞行器810的各方面的视图。除了另外指出的情况，否则图8所示的前面为数字“8”的参考编号指示与具有图6所示的前面为数字“6”、图4a或图4b所示的前面为数字“4”、图2a至图2i所示的前面为数字“2”、或图1a和图1b所示的前面为数字“1”的参考编号的部件或特征类似的部件或特征。
飞行器810装备有包括第一组高速度螺旋桨(组a)和第二组超静音螺旋桨(组b)的螺旋桨补充组，并且旨在从位于马萨诸塞州的boston的起点行进到位于马萨诸塞州的chatham的终点。飞行器810计划于2015年6月27日下午1点带着28.6磅(28.6lbs.)的有效负载在127度(127º)的航向上从boston出发，历经七十四英里(74英里)的运输，去往chatham。
如图8所示，飞行器810将要行进的航线分成四个区段。首先，在从boston出发时，飞行器810预期在密集的城区环境之上行进近似十六分钟并行进近似十一英里的距离。在这个区段期间，第一组高速度螺旋桨可在百分之八十(80%)的功率下操作，并且第二组超静音螺旋桨可在百分之二十(20%)的功率下操作。接着，在飞行器810离开密集的城区环境之后，飞行器810预期达到第一中间航路点并进入沿海保护区，在沿海保护区内，飞行器将行进近似二十六分钟并行进近似十五英里的距离。在沿海保护区内，第一组高速度螺旋桨可在百分之四十(40%)的功率下操作，并且第二组超静音螺旋桨可在百分之六十(60%)的功率下操作，以便例如降低飞行器在操作期间发出的噪声的水平。
在到达第二中间航路点时，飞行器810预期离开沿海保护区并在水上方行进近似四十七分钟并行进近似三十九英里的距离。在噪声通常不是关注点的水上方，第一组高速度螺旋桨可在百分百(100%)的功率下操作，并且第二组超静音螺旋桨不需要操作。最后，一旦飞行器810到达第三中间航路点(也就是，在陆地上)，飞行器810就预期进入住宅区，其中抑制噪声可能是主要关注点。在住宅区内，第一组高速度螺旋桨可在百分之十(10%)的功率下操作，并且第二组超静音螺旋桨可在百分之九十(90%)的功率下操作，直到飞行器810到达终点为止。
因此，装备有两个或更多个离散组的螺旋桨的飞行器(诸如，图8的飞行器810)可被配置来以一个或多个相异运输模式操作，所述运输模式可基于任何基础(包括但不限于在飞行期间飞行器的位置、飞行器的任何操作特性、或飞行器所遇到的任何环境状况)来选择。此外，离散螺旋桨中的一个或多个可以是平衡的或不平衡的，并且可特别地被配置来在操作期间发出处于特定声音压力水平或强度并且在特定频谱内的声音。就这一点而言，飞行器可在几乎任何环境内操作，并且可被配置来发出可能是给定环境所希望的或对于给定环境来说适当的各种声音(例如，处于特定声音压力水平或在特定频谱内的声音)。
参考图9，示出了根据本公开的实施方案的用于主动减轻空中噪声的一种系统900的部件的框图。图9的系统900包括通过网络990连接到彼此的飞行器910、测试设施970和数据处理系统980。除了另外指出的情况，否则图9的框图所示的前面为数字“9”的参考编号指示与具有图8所示的前面为数字“8”、图6所示的前面为数字“6”、图4a或图4b所示的前面为数字“4”、图2a至图2i所示的前面为数字“2”、或图1a和图1b所示的前面为数字“1”的参考编号的部件或特征类似的部件或特征。
飞行器910包括处理器912、存储器914和收发器916，以及一个或多个螺旋桨920a、用于使螺旋桨920a在功率下旋转的一个或多个电机960a、以及多个传感器965a(例如，环境或操作传感器和/或声音传感器)。
处理器912可被配置来执行任何类型或形式的计算功能，包括但不限于执行一个或多个机器学习算法或技术。例如，处理器912可控制飞行器910及其上的一个或多个基于计算机的部件(包括但不限于收发器916、电机960a或传感器965a)的操作的任何方面。同样地，飞行器910可包括一个或多个控制系统(未示出)，其可生成用于执行飞行器910的操作的指令，例如用于操作电机960a或一个或多个方向舵、副翼、襟翼或设置在飞行器910上的其他控制部件(未示出)。例如，在螺旋桨920a包括用于使平衡螺旋桨不平衡或用于改变螺旋桨的不平衡度的一个或多个计算机控制的特征(例如图2d的螺旋桨220d的可调整盖234d、244d中的一个或多个)的情况下，处理器912可直接地或通过控制系统中的一个或多个间接地控制这类盖234d、244d的操作。这类控制系统可与一个或多个其他计算装置或机器(诸如，处理器912)相关联，并且可通过网络990（如由线918所指示）通过发送和接收数字数据来与测试设施970和/或数据处理系统980或一个或多个其他计算机装置(未示出)通信。
飞行器910还包括用于存储任何类型的信息或数据的一个或多个存储器或存储部件914，所述任何类型的信息或数据例如：用于操作飞行器910的指令；传感器965a中的一个或多个所捕获的信息或数据；或关于各种大小、形状或构型的螺旋桨以及由其在操作期间发出的噪声的信息或数据。收发器916可被配置来使得飞行器910能够通过一个或多个有线或无线手段进行通信，所述有线或无线手段例如：有线技术，诸如通用串行总线(或“usb”)或光纤电缆；或标准无线协议，诸如，bluetooth®；或任何无线保真(或“wifi”)协议，诸如通过网络990，或直接地。
螺旋桨920a可以是用于为飞行器910生成一个或多个推进力(例如，升力和/或推力)的一个或多个带叶片机械装置。螺旋桨920a可具有任何质量或尺寸或任何数量的叶片，并且可以是静态地和/或动态地平衡的，或可以是不平衡的。螺旋桨920a由例如轴联接到电机960a。电机960a可以是任何类型或形式的电机，包括但不限于无刷直流(或dc)电动机，诸如外转式无刷电机或内转式无刷电机。电机960a可通过一个或多个计算机装置、例如处理器912或一个或多个控制系统(未示出)接收用于操作的指令，所述控制系统可生成用于发起或停止电机960a的操作或用于在任何预定速度下操作电机960a的指令。
传感器965a可包括用于捕获关于总体上飞行器910或具体地电机960a和/或螺旋桨920a的操作的任何方面的信息或数据的任何类型或形式的传感器。例如，传感器965a可包括用于确定飞行器910正在其中操作或可预期在其中操作的环境的一个或多个属性(包括外在信息或数据或内在信息或数据)的一个或多个部件或特征。一些这样的传感器965a可包括但不限于全球定位系统(“gps”)接收器或传感器、罗盘、速度计、高度计、温度计、气压计、湿度计或陀螺仪。根据本公开，相关领域的普通技术人员将意识到，传感器965a还可包括用于确定飞行器910附近内的环境状况的任何类型或形式的装置或部件。例如，传感器965a还可包括一个或多个空气监测传感器(例如，氧气、臭氧、氢气、一氧化碳或二氧化碳传感器)、红外传感器、臭氧监测器、ph传感器、地磁异常检测器、金属检测器、辐射传感器(例如，盖革计数器、中子检测器、阿尔法检测器)、海拔指示器、深度计、加速度计等，以及一个或多个成像装置(例如，数字相机)。
传感器965a还可包括用于检测并捕获飞行器910正在其中操作或可预期在其中操作的环境附近的声音能量的其他部件或特征。这类传感器965a可包括一个或多个麦克风(例如，被配置来将具有任何强度且跨任何或所有频率的声能转换成一个或多个电信号并且可包括用于检测并记录这种能量的任何数量的膜片、磁体、线圈、板或其他类似特征的换能器，诸如动态麦克风、电容式麦克风、带式麦克风或晶体麦克风)、压电传感器(例如，被配置来将压力变化转换成电信号的传感器，包括一个或多个晶体、电极或其他特征)或振动传感器。
测试设施970可被配置来以模拟实际飞行中操作和性能的方式操作螺旋桨。测试设施970可包括包含处理器972、存储器974和收发器976的一个或多个计算机装置，以及一个或多个螺旋桨920b、用于使螺旋桨920b在功率下旋转的一个或多个电机960b、以及多个传感器965b。处理器972、存储器974和收发器976可以与以上关于飞行器910的处理器912、存储器914和收发器916所描述的那些类似的方式执行功能或操作，并且可通过网络990通过发送和接收数字数据与数据处理系统980或一个或多个其他计算机装置(未示出)通信，如由线978所指示。
像螺旋桨920a一样，螺旋桨920b也可以是用于在测试设施970内的实验环境中生成一个或多个推进力(例如，升力和/或推力)的一个或多个带叶片机械装置。螺旋桨920b可具有任何质量或尺寸或任何数量的叶片，并且可以是静态地和/或动态地平衡的，或可以是不平衡的。螺旋桨920b由例如轴联接到电机960b，所述电机960b可以是任何类型或形式的电机，诸如无刷dc电动机。电机960b可通过一个或多个计算机装置、例如处理器972或一个或多个控制系统(未示出)接收用于操作的指令，所述控制系统可生成用于发起或停止电机960b的操作或用于在任何预定速度下操作电机960b的指令。
像飞行器910的传感器965a一样，传感器965b可包括用于捕获关于测试设施970或具体地电机960b和/或螺旋桨920b的操作的任何方面的信息或数据的任何类型或形式的传感器。例如，传感器965b可包括用于确定测试设施970内的环境的一个或多个属性(包括外在信息或数据或内在信息或数据)的一个或多个部件或特征。根据本公开，相关领域的普通技术人员将意识到，传感器965b可包括用于确定测试设施970内的环境状况的任何类型或形式的装置或部件。例如，传感器965b还可包括一个或多个空气监测传感器(例如，氧气、臭氧、氢气、一氧化碳或二氧化碳传感器)、红外传感器、臭氧监测器、ph传感器、地磁异常检测器、金属检测器、辐射传感器(例如，盖革计数器、中子检测器、阿尔法检测器)、海拔指示器、深度计、加速度计等，以及一个或多个成像装置(例如，数字相机)。
传感器965b还可包括用于检测并捕获测试设施970内的声音能量的其他部件或特征。这种传感器965b可包括一个或多个麦克风(例如，被配置来将具有任何强度且跨任何或所有频率的声能转换成一个或多个电信号并且可包括用于检测并记录这种能量的任何数量的膜片、磁体、线圈、板或其他类似特征的换能器，诸如动态麦克风、电容式麦克风、带式麦克风或晶体麦克风)、压电传感器(例如，被配置来将压力变化转换成电信号的传感器，包括一个或多个晶体、电极或其他特征)或振动传感器。
数据处理系统980包括一个或多个物理计算机服务器982(其具有与其相关联的多个数据库984)，以及出于任何特定或一般目的提供的一个或多个计算机处理器983。例如，图9的数据处理系统980可独立地提供用于接收、分析或存储操作特性、环境状况、声学信号或从飞行器910或测试设施970接收的其他信息或数据的排他性目的，或者可替代地，可与被配置来接收、分析或存储这类操作特性、环境状况、声学信号或者其他信息或数据的一个或多个物理或虚拟服务结合提供，以及一个或多个其他功能。服务器982可连接到数据库984和处理器983或以其他方式与其通信。数据库984可存储任何类型的信息或数据，包括但不限于操作特性、环境状况、声学信号或者其他信息或数据。服务器982和/或计算机处理器983还可连接到网络990或通过发送和接收数字数据以其他方式与其通信，如由线988所指示。例如，数据处理系统980可包括能够或有能力接收信息或数据(诸如，媒体文件，例如，从飞行器910或测试设施970、或从彼此、或通过网络990从一个或多个其他外部计算机系统(未示出)接收的媒体文件)并将其存储在一个或多个数据存储区中的任何设施、站台或位置。在一些实施方案中，数据处理系统980可设置在物理位置中。在其他这样的实施方案中，数据处理系统980可设置在一个或多个替代或虚拟位置中，例如基于“云”的环境中。在再其他实施方案中，数据处理系统980可设置在一个或多个飞行器(包括但不限于飞行器910)上或测试设施970内。
网络990可以是任何有线网络、无线网络或其组合，并且整个或部分地可包括互联网。另外，网络990可以是个人区域网、局域网、广域网、电缆网络、卫星网络、蜂窝电话网络或其组合。网络990还可以是可能地由各种相异方操作的链接网络的公众可访问网络，诸如互联网。在一些实施方案中，网络990可以是私有或半私有网络，诸如企业或大学内联网。网络990可包括一个或多个无线网络，诸如全球移动通信系统(gsm)网络、码分多址(cdma)网络、长期演进(lte)网络或某种其他类型的无线网络。用于通过互联网或其他上述类型的通信网络中的任一种通信的协议和部件是计算机通信领域的技术人员熟知的，并且因此，无需在本文中进行更详细描述。
本文所描述的计算机、服务器、装置等具有必要的电子器件、软件、存储器、存储装置、数据库、固件、逻辑/状态机、微处理器、通信链路、显示器或其他视觉或音频用户接口、打印装置、以及任何其他输入/输出接口，以提供本文所描述的功能或服务中的任一种和/或实现本文所描述的结果。而且，相关领域的普通技术人员将意识到，此类计算机、服务器、装置等的用户可操作键盘、小键盘、鼠标、触针、触摸屏或其他装置(未示出)或方法来与计算机、服务器、装置等交互，或“选择”项、链路、节点、集线器或本公开的任何其他方面。
飞行器910、测试设施970或数据处理系统980可使用任何网络使能或互联网应用或特征、或任何其他客户端服务器应用或特征(包括电子邮件或其他消息传送技术)，来连接到网络990或与彼此通信，诸如通过短信或多媒体传送服务(sms或mms)文本消息。例如，飞行器910和/或测试设施970可被适配来通过网络990以同步或异步消息的形式实时地或近实时地或在一个或多个离线过程中向数据处理系统980或任何其他计算机装置传输信息或数据。相关领域的普通技术人员将意识到，飞行器910、测试设施970或数据处理系统980可操作能够通过网络通信的一定数量的计算装置中的任一个，所述计算装置包括但不限于：机顶盒、个人数字助理、数字媒体播放器、连网板、膝上型计算机、台式计算机、电子书阅读器等。用于提供这类装置之间的通信的协议和部件是计算机通信领域的技术人员熟知的，并且无需在本文中进行更详细描述。
本文所描述的数据和/或计算机可执行指令、程序、固件、软件等(在本文中也称为“计算机可执行”部件)可存储在在计算机或计算机部件内或可由其访问的计算机可读介质上，所述计算机或计算机部件诸如：处理器912、处理器972或处理器983，或由飞行器910、测试设施970或数据处理系统980利用并且具有指令序列的任何其他计算机或控制系统，当由处理器(例如，中央处理单元或“cpu”)执行时，所述指令序列引起处理器执行本文所描述的功能、服务和/或方法中的全部或一部分)。这类计算机可执行指令、程序、软件等可使用与计算机可读介质相关联的驱动机构(诸如软盘驱动器、cd-rom驱动器、dvd-rom驱动器、网络接口等)或通过外部连接来加载到一个或多个计算机的存储器中。
本文公开的实施方案可包括一种无人飞行器，其包括以下各项中的一项或多项：机架；多个电机，所述多个电机安装到所述机架，其中所述多个电机可包括第一组电机和第二组电机；第一组螺旋桨，其中所述第一组螺旋桨中的每一个可联接到所述第一组电机中的一个；第二组螺旋桨，其中所述第二组螺旋桨中的每一个可联接到所述第二组电机中的一个；和/或计算装置，所述计算装置具有存储器和一个或多个计算机处理器，其中所述计算装置可被配置来进行以下各项中的一项或多项：在第一时间发起所述第一电机中的每一个的第一操作，和/或在第二时间发起所述第二电机中的每一个的第二操作，其中所述第一组螺旋桨中的每一个可具有属性的第一值，其中所述第二组螺旋桨中的每一个可具有所述属性的第二值，和/或其中所述第二值可不同于所述第一值。
任选地，所述属性可包括以下各项中的一项或多项：半径、质量、叶片的数量、推力额定值、升力额定值、机动性额定值、速度额定值或声音额定值。任选地，所述无人飞行器还可包括位置传感器。任选地，所述计算装置可进一步被配置来进行以下各项中的一项或多项：在第三时间使用所述位置传感器确定所述飞行器的位置，其中所述第三时间可在所述第一时间之后并且可在所述第二时间之前；和/或响应于在所述第三时间确定所述飞行器的所述位置，在所述第二时间发起所述第二电机中的每一个的所述第二操作。
本文公开的实施方案可包括一种操作具有第一组螺旋桨和第二组螺旋桨的飞行器的方法，所述方法可包括以下各项中的一项或多项：在第一时间发起第一组电机中的每一个的第一操作，其中所述第一组电机中的每一个可安装到所述飞行器的机架并联接到所述第一组螺旋桨中的一个；和/或在第二时间发起第二组电机中的每一个的第二操作，其中所述第二组电机中的每一个可安装到所述飞行器的所述机架并且可联接到所述第二组螺旋桨中的一个，其中所述第一组螺旋桨中的每一个可以是第一类型的，其中所述第二组螺旋桨中的每一个可以是第二类型的，和/或其中所述第一类型可不同于所述第二类型。
任选地，所述方法还可包括在第三时间停止所述第一组电机中的每一个的所述第一操作，其中所述第三时间可不是在所述第二时间之前。任选地，在所述第一时间所述第一组电机中的每一个的所述第一操作可在第一功率电平下发起，其中在所述第二时间所述第二组电机中的每一个的所述第二操作可在第二功率电平下发起，并且其中所述方法任选地还可包括：在所述第二时间在第三功率电平下发起所述第一组电机中的每一个的第三操作，其中所述第三功率电平可不同于所述第一功率电平。任选地，所述方法还可包括以下各项中的一项或多项：标识所述飞行器的任务；确定所述飞行器的所述任务的第一属性；至少部分地基于所述飞行器的所述任务的所述第一属性选择所述第一类型；和/或在所述第一时间之前引起用所述第一类型的所述第一组螺旋桨配备所述飞行器。任选地，所述飞行器的所述任务的所述第一属性可包括以下各项中的一项或多项：所述任务的起点的位置、所述任务的终点的位置、所述任务的有效负载的尺寸或质量、所述飞行器在所述任务期间的航向、所述飞行器在所述任务期间的速度、所述飞行器在所述任务期间将会遇到的所预料环境状况、所述飞行器在所述任务期间的所预料操作特性、和/或所述飞行器在所述任务期间将要发出的所预料声音。
任选地，所述方法还可包括以下各项中的一项或多项：确定所述飞行器的所述任务的第二属性；至少部分地基于所述飞行器的所述任务的所述第二属性选择所述第二类型；和/或在所述第二时间之前引起用所述第二类型的所述第二组螺旋桨配备所述飞行器。任选地，所述方法可包括以下各项中的一项或多项：在第三时间使用至少一个传感器确定所述飞行器的位置，其中所述第三时间可在所述第一时间之后并且可在所述第二时间之前；和/或响应于在所述第三时间确定所述飞行器的所述位置，至少部分地基于在所述第三时间所述飞行器的所述位置在所述第二时间发起所述第二组电机中的每一个的所述第二操作。
任选地，所述方法还可包括以下各项中的一项或多项：在第三时间使用至少一个传感器确定所述飞行器附近的环境状况，其中所述第三时间可在所述第一时间之后并且在所述第二时间之前；和/或响应于在所述第三时间确定所述飞行器附近的所述环境状况，至少部分地基于在所述第三时间所述飞行器附近的所述环境状况在所述第二时间发起所述第二组电机中的每一个的所述第二操作，其中在所述第三时间所述飞行器附近的所述环境状况可包括以下各项中的一项或多项：温度、压力、湿度、风速、风向、天气事件、云覆盖水平、阳光水平、和/或表面状况。
任选地，所述方法可包括以下各项中的一项或多项：在第三时间使用至少一个传感器确定所述飞行器的操作特性，其中所述第三时间可在所述第一时间之后并且在所述第二时间之前；和/或响应于在所述第三时间确定所述飞行器的所述操作特性，至少部分地基于在所述第三时间所述飞行器的所述操作特性在所述第二时间发起所述第二组电机中的每一个的所述第二操作，其中在所述第三时间所述飞行器的所述操作特性可包括以下各项中的一项或多项：海拔、航向、速度、爬升速率、下降速率、转弯速率、和/或加速度。任选地，所述方法还可包括以下各项中的一项或多项：在第三时间使用至少一个传感器确定关于由所述飞行器发出的至少一个声音的信息，其中关于所述至少一个声音的所述信息可包括所述至少一个声音的声音压力水平或所述至少一个声音的频谱中的至少一个；和/或响应于在所述第三时间确定关于由所述飞行器发出的所述至少一个声音的信息，在所述第二时间发起所述第二组电机中的每一个的所述第二操作。
任选地，所述第一类型的所述第一组螺旋桨中的每一个可具有参数的第一值，其中所述第二类型的所述第二组螺旋桨中的每一个可具有所述参数的第二值，和/或其中所述参数可包括以下各项中的一项或多项：直径、质量、叶片的数量、临界速度、在所述临界速度下发出的声音的声音压力水平、在所述临界速度下发出的所述声音的频谱、倾角、俯仰角、推力额定值、升力额定值、速度额定值、机动性额定值、和/或声音额定值。任选地，所述方法还可包括以下各项中的一项或多项：标识所述飞行器的运输计划，所述运输计划具有在起点与终点或至少一个中间航路点中的至少一个之间延伸的至少一个区段；至少部分地基于所述至少一个区段选择所述第一类型或所述第二类型中的一个；在所述第一时间之前引起用所述第一组螺旋桨配备所述飞行器；和/或在所述第二时间之前引起用所述第二组螺旋桨配备所述飞行器。任选地，所述飞行器可以是四轴直升机，其具有联接到所述第一类型的两个螺旋桨的两个电机，以及联接到所述第二类型的两个螺旋桨的两个电机。
本文公开的实施方案可包括一种将有效负载从起点递送到终点的方法，其包括以下各项中的一项或多项：标识关于所述有效负载的信息；标识运输计划；至少部分地基于关于所述有效负载或所述运输计划的所述至少一个区段的所述信息选择第一组螺旋桨；以及至少部分地基于关于所述有效负载或所述运输计划的所述至少一个区段的所述信息选择第二组螺旋桨。任选地，所述运输计划可包括以下各项中的一项或多项：所述起点的位置、所述终点的位置、和/或具有至少一个航向、至少一个速度和至少一个海拔的至少一个区段。任选地，所述第一组螺旋桨中的每一个可以是第一类型的，所述第二组螺旋桨中的每一个可以是第二类型的，并且其中所述第一类型可不同于所述第二类型。
任选地，所述运输计划可包括从所述起点到至少一个中间航路点的第一区段，以及从所述至少一个中间航路点到所述终点的第二区段。任选地，所述方法还可包括以下各项中的一项或多项：将所述第一组螺旋桨中的每一个联接到第一组电机中的一个；将所述第二组螺旋桨中的每一个联接到第二组电机中的一个；在第一时间在第一功率电平发起所述第一组电机的操作；在所述第一组电机在所述第一功率电平下的所述操作期间，引起所述飞行器带着所述有效负载根据所述运输计划的所述第一区段行进；在第二时间在第二功率电平下发起所述第二组电机的操作；和/或在所述第二组电机在所述第二功率电平下的所述操作期间，引起所述飞行器带着所述有效负载根据所述运输计划的所述第二区段行进。
任选地，所述运输计划可包括从所述起点到至少一个中间航路点的第一区段，以及从所述至少一个中间航路点到所述终点的第二区段。任选地，所述方法还可包括以下各项中的一项或多项：将所述第一组螺旋桨中的每一个联接到第一组电机中的一个；将所述第二组螺旋桨中的每一个联接到第二组电机中的一个；在第一时间在第一功率电平下发起所述第一组电机的第一操作；在所述第一时间在第二功率电平下发起所述第二组电机的第二操作；在所述第一组电机在所述第一功率电平下的所述第一操作以及所述第二组电机在所述第二功率电平下的所述第二操作期间，引起所述飞行器带着所述有效负载根据所述运输计划的所述第一区段行进；在第二时间在第三功率电平下发起所述第一组电机的第三操作；在所述第二时间在第四功率电平下发起所述第二组电机的第四操作；和/或在所述第一组电机在所述第一功率电平下的所述第三操作以及所述第二组电机在所述第二功率电平下的所述第四操作期间，引起所述飞行器带着所述有效负载根据所述运输计划的所述第二区段行进。任选地，所述第一功率电平、所述第二功率电平、所述第三功率电平或所述第四功率电平中的至少一个可以为零。
本文公开的实施方案可包括一种无人飞行器，其包括以下各项中的一项或多项：机架；第一电机，所述第一电机安装到所述机架；第二电机，所述第二电机安装到所述机架；第一螺旋桨，所述第一螺旋桨联接到所述第一电机，其中所述第一螺旋桨可以是基本上静态平衡且基本上动态平衡的；第二螺旋桨，所述第二螺旋桨联接到所述第二电机，其中所述第二螺旋桨可以是静态不平衡或动态不平衡中的至少一种的，并且其中所述第二螺旋桨可被配置来当在临界速度下旋转时，发出具有第一声音压力水平并且在第一频谱内的第一声音；和/或计算装置，所述计算装置具有存储器和一个或多个计算机处理器，其中所述计算装置可被配置来在第一时间发起所述第一电机的第一操作，和/或在第二时间发起所述第二电机的第二操作。
任选地，所述无人飞行器还可包括至少一个声音传感器。任选地，所述计算装置可进一步被配置来：在第三时间使用所述至少一个声音传感器确定关于由所述无人飞行器发出的至少第二声音的信息，其中关于至少所述第二声音的所述信息可包括第二声音压力水平和/或至少第二频谱，并且其中所述第三时间可在所述第一时间之后并且在所述第二时间之前；和/或至少部分地基于在所述第三时间关于由所述无人飞行器发出的至少所述第二声音的所述信息，在所述第二时间发起所述第二电机的所述第二操作。任选地，所述无人飞行器还可包括至少一个位置传感器，并且其中所述计算装置可进一步被配置来进行以下各项中的一项或多项：在第三时间使用所述至少一个位置传感器确定所述飞行器的位置，其中所述第三时间可在所述第一时间之后并且在所述第二时间之前；和/或至少部分地基于在所述第三时间所述飞行器的所述位置，在所述第二时间发起所述第二电机的所述第二操作。
本文公开的实施方案可包括一种操作具有第一组螺旋桨和第二组螺旋桨的飞行器的方法，所述方法包括以下各项中的一项或多项：在第一时间发起第一组电机中的每一个的第一操作，其中所述第一组电机中的每一个可联接到所述第一组螺旋桨中的一个；和/或在第二时间发起第二组电机中的每一个的第二操作，其中所述第二组电机中的每一个可联接到所述第二组螺旋桨中的一个。任选地，所述第一组螺旋桨中的至少一个可以不是静态平衡的和/或可以不是动态平衡的。
任选地，所述方法还可包括以下各项中的一项或多项：标识所述飞行器在飞行中将要发出的优选声音；使用至少一个计算机处理器确定所述优选声音的声音压力水平或频谱中的至少一个；至少部分地基于所述优选声音的所述声音压力水平或所述频谱选择螺旋桨；和/或在所述第一时间之前用所选择螺旋桨配备所述第一组电机中的一个。任选地，所选择螺旋桨可以是所述第一组螺旋桨中的所述至少一个。任选地，所述第一组螺旋桨中的所述至少一个可包括第一叶片和第二叶片，其中所述第一叶片的质量可不等于所述第二叶片的质量。任选地，所述第一组螺旋桨中的所述至少一个的质心可不与所述第一组螺旋桨中的所述至少一个的旋转轴线对准。
任选地，所述方法可包括以下各项中的一项或多项：在第三时间发起所述第一组电机中的每一个的第三操作，其中所述第三时间可在所述第一时间之前；使用至少一个计算机处理器标识由联接到所述第一组电机中的一个的第一螺旋桨在所述第三操作期间发出的声音；使用所述至少一个计算机处理器确定由所述第一螺旋桨发出的所述声音的声音压力水平或频谱中的至少一个；使用所述至少一个计算机处理器确定所述第一螺旋桨在飞行中将要发出的优选声音的声音压力水平或频谱中的至少一个；使用所述至少一个计算机处理器标识以下项中的至少一个：由所述第一螺旋桨在所述第三操作期间发出的所述声音的所述声音压力水平与所述第一螺旋桨在飞行中将要发出的所述优选声音的所述声音压力水平之前的第一差，或由所述第一螺旋桨在所述第三操作期间发出的所述声音的所述频谱与所述第一螺旋桨在飞行中将要发出的所述优选声音的所述频谱之间的第二差；使用所述至少一个计算机处理器至少部分地基于所述第一差或所述第二差中的至少一个来确定对所述第一螺旋桨的至少一个参数的修改；和/或在所述第一时间之前引起对所述第一螺旋桨的所述至少一个参数的所述修改。任选地，所述经修改第一螺旋桨可以是所述第一组螺旋桨中的所述至少一个。
任选地，所述第一螺旋桨的所述至少一个参数可以是以下各项中的一项或多项：所述第一螺旋桨的至少第一叶片的质量、所述第一螺旋桨的至少所述第一叶片的形状、所述第一螺旋桨的升力剖面、和/或所述第一螺旋桨的阻力剖面。任选地，在所述第一时间之前引起对所述第一螺旋桨的所述至少一个参数的所述修改可包括以下各项中的一项或多项：在所述第一叶片中形成孔；减小所述第一叶片的宽度；减小所述第一叶片的长度；将芯部从所述第一叶片移除；将嵌条插入到所述第一叶片中；暴露所述第一叶片中的开口；改变所述第一叶片的叶片角度；改变所述第一叶片的倾角；和/或改变所述第一叶片的厚度。
任选地，所述方法可包括以下各项中的一项或多项：在第三时间使用至少一个传感器确定所述飞行器的位置，其中所述第三时间可不晚于所述第一时间；和/或响应于在所述第三时间确定所述飞行器的所述位置，至少部分地基于在所述第三时间所述飞行器的所述位置在所述第一时间发起所述第一组电机中的每一个的所述第一操作。任选地，所述方法可包括以下各项中的一项或多项：在第三时间使用至少一个传感器确定所述飞行器附近的环境状况，其中所述第三时间可不晚于所述第一时间；和/或响应于在所述第三时间确定所述飞行器附近的所述环境状况，至少部分地基于在所述第三时间所述飞行器附近的所述环境状况在所述第一时间发起所述第一组电机中的每一个的所述第一操作。任选地，在所述第三时间所述飞行器附近的所述环境状况可包括以下各项中的一项或多项：温度、压力、湿度、风速、风向、天气事件、云覆盖水平、阳光水平、和/或表面状况。任选地，所述方法还可包括以下各项中的一项或多项：在第三时间使用至少一个传感器确定所述飞行器的操作特性，其中所述第三时间可不晚于所述第一时间；和/或响应于在所述第三时间确定所述飞行器的所述操作特性，至少部分地基于在所述第三时间所述飞行器的所述操作特性在所述第一时间发起所述第一组电机中的每一个的所述第一操作，其中在所述第三时间所述飞行器的所述操作特性可包括以下各项中的至少一项：海拔、航向、速度、爬升速率、下降速率、转弯速率、和/或加速度。
任选地，所述方法还可包括以下各项中的一项或多项：在第三时间使用至少一个传感器确定关于由所述飞行器发出的至少一个声音的信息，其中关于所述至少一个声音的所述信息可包括所述至少一个声音的声音压力水平或所述至少一个声音的频谱中的至少一个，并且其中所述第三时间可不晚于所述第一时间；和/或响应于在所述第三时间确定关于由所述飞行器发出的所述至少一个声音的信息，在所述第一时间发起所述第一组电机中的每一个的所述第二操作。任选地，所述方法还可包括以下各项中的一项或多项：标识所述飞行器的任务；确定所述飞行器的所述任务的第一属性；至少部分地基于所述飞行器的所述任务的所述第一属性选择所述第一组螺旋桨中的所述至少一个；和/或在所述第一时间之前引起用所述第一组螺旋桨配备所述飞行器。任选地，所述飞行器的所述任务的所述第一属性可包括以下各项中的一项或多项：所述任务的起点的位置、所述任务的终点的位置、所述任务的有效负载的尺寸或质量、所述飞行器在所述任务期间的航向、所述飞行器在所述任务期间的速度、所述飞行器在所述任务期间将会遇到的所预料环境状况、所述飞行器在所述任务期间的所预料操作特性、和/或所述飞行器在所述任务期间将要发出的所预料声音。
本文公开的实施方案可包括一种方法，其包括以下各项中的一项或多项：引起第一螺旋桨旋转到至少临界速度，其中所述第一螺旋桨可具有多个叶片；确定在至少所述临界速度下从所述第一螺旋桨辐射的声音的特性，其中所述声音的所述特性可包括第一声音压力水平或第一频谱中的至少一个；标识优选声音的特性，其中所述优选声音的所述特性可包括第二声音压力水平或第二频谱中的至少一个；使用至少一个计算机处理器确定在至少所述临界速度下从所述第一螺旋桨辐射的所述声音的所述特性中的至少一个与所述优选声音的所述特性中的至少一个之间的差；至少部分地基于所述差修改所述第一螺旋桨；在第一时间将所述第一螺旋桨联接到安装到飞行器的第一电机；和/或在所述第一时间之后发起所述第一电机的第一操作。
任选地，修改所述第一螺旋桨可包括以下各项中的一项或多项：在所述多个叶片中的至少一个中形成孔；减小所述多个叶片中的所述至少一个的宽度；减小所述多个叶片中的所述至少一个的长度；将芯部从所述多个叶片中的所述至少一个移除；将嵌条插入到所述多个叶片中的所述至少一个中；暴露所述多个叶片中的所述至少一个中的开口；改变所述多个叶片中的所述至少一个的叶片角度；改变所述多个叶片中的所述至少一个的倾角；和/或改变所述多个叶片中的所述至少一个的厚度。任选地，引起所述第一螺旋桨旋转到至少所述临界速度还可包括以下各项中的一项或多项：在第二时间将所述第一螺旋桨联接到安装到所述飞行器的所述第一电机，其中所述第二时间可在所述第一时间之前；和/或在所述第二时间之后并且在所述第一时间之前发起所述第一电机的第二操作。任选地，可在所述第一时间之前确定在至少所述临界速度下从所述第一螺旋桨辐射的所述声音的所述特性。任选地，引起所述第一螺旋桨旋转到至少所述临界速度还可包括：在第二时间将所述第一螺旋桨联接设置在测试设施中的第二电机，其中所述第二时间可在所述第一时间之前；和/或在所述第二时间之后并且在所述第一时间之前发起所述第二电机的第二操作。
本公开的系统和方法的一些实施方案还可作为包括非暂时机器可读存储介质的计算机可执行程序产品提供，所述非暂时机器可读存储介质上存储有可用于对计算机(或其他电子装置)进行编程以便执行本文所描述的过程或方法的指令(以压缩或非压缩形式)。本公开的机器可读存储介质可包括但不限于：硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘、cd-rom、dvd、rom、ram、可擦可编程rom(“eprom”)、电可擦可编程rom(“eeprom”)、闪存器、磁卡或光卡、固态存储器装置、或可适用于存储电子指令的其他类型的介质/机器可读介质。此外，实施方案还可作为包括暂时机器可读信号(以压缩或非压缩形式)的计算机可执行程序产品提供。机器可读信号(不管是否使用载波调制)的实例可包括但不限于托管或运行计算机程序的计算机系统或机器可被配置来访问的信号，或包括可通过互联网或其他网络下载的信号。
尽管已经在本文中使用用于实施本公开的系统和方法的示例性技术、部件和/或过程描述了本公开，但本领域技术人员应理解，可以使用或执行实现本文所描述的相同功能和/或结果并且包括在本公开的范围内的其他技术、部件和/或过程或者本文所描述的技术、部件和/或过程的其他组合和序列。
例如，尽管本文公开的实施方案中的一些提及使用无人飞行器来将有效负载从仓库或其他类似设施递送到客户，但相关领域的普通技术人员将意识到，本文公开的系统和方法不限于此，并且可与具有固定翼或旋翼并且具有任何预期的工业、商业、娱乐或其他用途的任何类型或形式的飞行器(例如，有人或无人)结合使用。具体地，尽管本文公开的实施方案中的一些提及具有两个叶片的平衡或不平衡螺旋桨或者具有四个螺旋桨的飞行器，但相关领域的普通技术人员将意识到，本公开的系统和方法可结合具有任何数量的叶片的螺旋桨以及结合具有任何数量的螺旋桨的飞行器使用。此外，尽管本文公开的实施方案中的一些提及在飞行器上使用平衡或不平衡螺旋桨，但相关领域的普通技术人员将意识到，本公开的系统和方法也可结合海船使用。
此外，相关领域的普通技术人员将意识到，本文公开的系统和方法可用于引起飞行器辐射处于预定声音压力水平和/或在预定频谱内的一系列声音。通过控制多个螺旋桨、例如一个或多个平衡或不平衡螺旋桨的操作，飞行器可有效地根据一个或多个预定评分发出音乐，或甚至可合成语音。
应理解，除非本文另外明确或暗示地指示，否则本文关于特定实施方案描述的任何特征、特性、替代方案或修改也可与本文描述的任何其他实施方案一起应用、使用或与其合并，并且本公开附图及详细描述旨在涵盖如由所附权利要求书限定的各种实施方案的所有修改、等效物或替代方案。此外，关于本文描述的本公开的一种或多种方法或过程，包括但不限于图3、图5或图7的流程图所表示的过程，这类方法或过程呈现的次序并不旨在被解释为对所要求保护的发明进行任何限制，并且本文所描述的任何数量的方法或过程步骤或框可以任何次序和/或并行地组合以实施本文所描述的方法或过程。而且，本文的附图不是按比例绘制的。
除非另外特别陈述或在上下文内如所使用地进行理解，否则诸如“能够”、“可”、“可能”、“可以”等条件语言一般旨在以许可方式传达：某些实施方案可包括或可能包括、但不强制要求或需要某些特征、元素和/或步骤。以类似方式，诸如“包括(include/including/includes)”的术语一般旨在意指“包括但不限于”。因此，这种条件语言一般并不旨在以任何方式暗示特征、元素和/或步骤是一个或多个实施方案所需要的，或者一个或多个实施方案必须包括用于在有或没有用户输入或提示的情况下决定这些特征、元素和/或步骤是否包括在任何特定实施方案中或将要在其中执行的逻辑。
除非另外特别陈述，否则连接性语言，诸如“x、y或z中的至少一个”或“x、y和z中的至少一个”的短语，如一般情况下所使用地根据上下文被理解为呈现：项目、项等可以是x、y或z，或其任何组合(例如，x、y和/或z)。因此，这种连接性语言一般并不旨在且不应暗示某些实施方案需要x中的至少一个、y中的至少一个或z中的至少一个每个都存在。
除非另外明确陈述，否则诸如“一（a/an）”的冠词一般被解释为包括一个或多个所描述项目。因此，诸如“被配置来……的装置”的短语旨在包括一个或多个所列举装置。这样的一个或多个所列举装置还可集体地被配置来执行所陈述列举项。例如，“被配置来执行列举项a、b和c的处理器”可包括被配置来执行列举项a的第一处理器，其与被配置来执行列举项b和c的第二处理器结合工作。
本文所使用的程度语言，诸如如本文所使用的术语“约”、“近似”、“总体上”、“几乎”或“基本上”，表示接近于所陈述值、量或特性的仍执行所希望功能或实现所希望结果的值、量或特性。例如，术语“约”、“近似”、“总体上”、“几乎”或“基本上”可以是指在所陈述量的小于10%内、小于5%内、小于1%内、小于0.1%内、以及小于0.01%内的量。
尽管已经关于本发明的说明性实施方案对本发明进行描述和说明，但在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可在本发明中且对本发明进行前述和各种其他添加和省略。