Wentelwieken met flinke lawaaikegels

Politiehelikopter boven het busplatform bij Utrecht Centraal Station. Foto ANP

Het mooist zijn de waarnemingen die van het onbewuste naar het bewuste worden gebracht. Jarenlang voelde je dat er een groot verschil zat tussen de zomermaanden juli en augustus en opeens begreep je: het verschil zit hem in het ontbreken van de vogelzang. In augustus is het stil. Geen nachtegaal, geen merel, geen gierzwaluw – het is hier al vaker genoemd, zelfs vorige week nog.

De typische sfeer van windstille heldere zomeravonden komt niet alleen van de geleidelijk doorzettende afkoeling en het invallen van het duister maar ook van het langzaam opzetten van omgevingslawaai: een verre autoweg, gejuich van kinderen, het pok-pok van een tennisbaan. Het is de grondinversie die zo karakteristiek is voor zulke avonden die het gerucht aanvoert. De luchtlaag tegen het aardoppervlak werd kouder dan de lucht erboven en dat bundelde het geluid jouw kant op. Je registreerde het maar wist het niet. Zoals je er pas later achter kwam dat je al in bed gehoord had dat het ’s nacht geregend had. De trams knarsten niet in de bocht en tussen autoband en wegdek werd een typisch gesis opgewekt.

Een paar jaar geleden was hier stille triomf over de ontdekking dat het geluid van een hoog overkomend straalvliegtuig sneller fluctueert dan dat van een passerend propellervliegtuig. Denk aan middelgrote verkeersvliegtuigen. Dat het geluid überhaupt fluctueerde was al interessant genoeg, want dat soort vliegtuigen heeft op voldoende afstand van een vliegveld meestal een heel constante snelheid en koers en vanuit de cabine hoor je nooit variaties in de geluidsproductie. Het motortoerental is volmaakt constant. Er treedt ook geen interferentie op tussen de motoren, zoals je eigenlijk zou verwachten. Er is dus iets tussen het vliegende vliegtuig en de waarnemer op de grond dat aan het geluid morrelt. Bij nader inzien is het stukje dat de kwestie behandelde, het was in mei 2008, daar niet uitgekomen. Na diep peinzen bleef als hypothese over dat het aan inhomogeniteiten in de luchtlaag tussen vliegtuig en waarnemer moest liggen. Dichtheidsverschillen dus. Je kunt je voorstellen dat het uitmaakt hoe hoog en hoe snel je over de inhomogeniteiten vliegt. En een vliegtuig dat recht van de waarnemer afvliegt (en op den duur doet elk vliegtuig dat) zendt zijn motorgeluid natuurlijk dwars door de zelf opgewekte luchtturbulentie naar diens oren. Op dat niveau lagen de overwegingen.

Afgelopen week schoof opnieuw een waarneming van het onbewuste naar het bewuste. Een politiehelikopter cirkelde weer langer boven het huis dan nog leuk was. Dat helikopters onevenredig veel lawaai maken voor het bescheiden postuur dat ze bezitten kan niemand ontgaan. Maar opeens brak het besef door dat je helikopters niet alleen herkent aan dat tamelijk lage gebrom, maar ook aan heel plotselinge, forse veranderingen in de geluidssterkte. Het gewone gebrom kan opeens veranderen in doordringend wak-wak-wak of chop-chop-chop of whop-whop-whop, of hoe het klinkt, en even snel weer gewoon geraas worden. De traumahelikopter, die ook af en toe voorbijsnelt, heeft het niet of nauwelijks. Wat is hier aan de hand en staat het in verband met die oude kwestie. Dat was de vraag.

Bel Delftse vliegtuigbouwers, adviseert de lezer. Jawel, maar die zijn altijd in vergadering of op reis als je ze nodig hebt. Gelukkig heeft breed gedragen ergernis over helikopterlawaai het internet doen volstromen met studies waarin de geluidsproductie wordt geanalyseerd en waarin onderzoek naar het ontwerp van stillere helikopters wordt besproken.

Men vindt de inhoudelijke artikelen het snelst met de zoekterm ‘blade-vortex interaction’: BVI. Het meeste helikopterlawaai blijkt te komen van de ‘main rotor’, dus de hoofdrotor. De staartrotor, die het koppel opheft dat de hoofdrotor uitoefent, doet ook aardig mee. De aandrijvende motoren en de transmissie tussen motor en wieken zijn maar van ondergeschikt belang. Dat stelt de buitenstaander al direct in staat om vraagtekens te plaatsen bij het nut van de ontwikkeling van elektrisch aangedreven helikopters, zoals Sikorsky Innovations heeft voorgesteld.

Het geluid dat de hoofdrotor voortbrengt is in de eerste plaats dat van elke rotor of propeller die door lucht maalt, zoals die van een windmolen of een raamventilator. De toonhoogte in hertz wordt bepaald door de zogenoemde blad-passeerfrequentie (BPF), het product van de rotatiesnelheid (uitgedrukt in omwentelingen per seconde) en het aantal bladen van de propeller. Het geluid is laag en draaglijk. Wat de helikopter soms zo hinderlijk maakt is het krachtige geluid dat vrij komt bij de net genoemde blade-vortex interaction BVI. Het ontstaat als de top van een rotorblad door de luchtwervel trekt die een ander blad achter liet. Deze geluidsproductie is niet symmetrisch rond de helikopter verdeeld omdat ook de voorwaartse snelheid van het vliegtuig erin meespeelt. De literatuur zegt dat BVI vooral optreedt bij het dalen en bij maneuvering, dus het wenden en keren waar de politie zo bedreven in is.

Dit is natuurlijk al een deel van het antwoord. De traumahelikopter manoeuvreert niet, die vliegt rechtstreeks van het verkeersongeluk naar het ziekenhuis. Het andere deel van het antwoord komt van de net genoemde waarneming dat een helikopter niet in alle richtingen evenveel lawaai uitzendt. Elk type gerucht wordt in zijn eigen specifieke richting uitgezonden. Het geraas van de BVI (beluister het op YouTube) gaat vooral schuin naar voren en beneden: een lawaaikegel. Het moet wel zo zijn dat de waarnemer daar bij vlagen in terecht komt.