自從西元前兩200年阿基米德首次設計了螺旋槳,幾個世紀以來,人類都依靠這款以輻射狀葉片高速旋轉的裝置在空中或水上進行推進。然而,傳統的螺旋槳仍然存在一些缺點還未被解決,包括能源效率以及所製造的噪音。麻省理工學院(MIT)林肯實驗室和美國 Sharrow Marine 公司合作,設計環型螺旋槳(toroidal propeller),將可能徹底改變無人機與船隻的性能。

螺旋槳在高速運行的時候,會產生非常巨大的噪音,這些噪音不只會造成許多困擾,如影響水下的鯨豚,或讓人注意到無人機的存在,也降低了螺旋槳運作時的能源效率。改變葉片的形狀,讓每個葉片以環型組成,而不是傳統的螺旋槳形態,可以大幅減少螺旋槳葉尖空化(tip cavitation)以及渦流(vortices)。此一設計概念將有機會大幅改變未來人類在空中與水上的交通狀況。
Sharrow Marine 公司以此概念設計了船隻的螺旋槳,成品Sharrow NX可以顯著的減少船隻在開闊水域運行時的噪音以及能量損失,而且增加了50%反向推力、不必要的震動變得更小、在中檔轉速時的推進速度翻倍。目前Sharrow Marine 公司已經推出了好幾款適用於不同馬力的改良版螺旋槳型號,包括適用於 150~450 馬力的Sharrow MX、以及獨家提供給造船商的 Sharrow CX-1 Duo Porpeller等。
而在空中方面,MIT林肯實驗室則將環型螺旋槳用於多旋翼無人機的設計。現階段多旋翼無人機被普遍用於空拍,包括各種攝影、農地作物或者工業基礎設施的檢查。然而噪音始終是無人機應用推廣的一項困擾。MIT林肯實驗室使用3D進行了一連串反覆的測試,最終的成品是一款形狀特殊的環型螺旋槳,可以將產生的渦流分散在螺旋槳的整個形狀上,使其快速消散,也因此所造成的噪音音量顯著降低,而且頻率僅有1~5Hz,聽起來像是遙遠的嗡嗡聲。雖然還僅在原型階段,但MIT的這款設計將很有希望大幅推廣,徹底改變現有的無人機設計。
參考資料:Sharrow Marine LLC
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