As diferentes maneiras de reduzir o ruído do motor dos turbofans

May 29, 2024

Os fabricantes ajustam meticulosamente diferentes seções de um motor turbofan para seguir as regulamentações de ruído.

Os regulamentos aeroportuários e os requisitos de certificação de aeronaves limitam certos níveis de ruído durante a operação. A maior parte do ruído de uma aeronave vem dos enormes motores que fornecem toda a potência necessária para o voo. Os motores turbofan comerciais modernos são grandes e geram muito ruído devido aos níveis de empuxo configurados.

O ventilador, as turbinas e o sistema de escapamento são fontes críticas de ruído do motor. O ruído do jato de escapamento varia por um fator mais significativo do que outras peças do motor. Os níveis de ruído do jato de escape dependem da velocidade do motor, aumentando com a velocidade relativa do fluxo de ar.

A mistura turbulenta dos gases de escape com a atmosfera cria a maior parte do ruído. O ruído de exaustão está associado à ação de cisalhamento causada pela velocidade relativa entre o jato e a atmosfera. Se a velocidade de exaustão exceder a velocidade do som, as ondas de choque aumentam ainda mais os níveis de ruído na exaustão. De acordo com a General Electric (GE),

"O grande ventilador na frente dos motores modernos tende a criar os dois sons que os humanos consideram mais irritantes: os ruídos mais profundos, os ruídos de serra circular e o gemido agudo. O compressor e a turbina, e o processo de queima de combustível, também contribuem para o som. O escapamento é o que faz mais barulho, especialmente na potência máxima, à medida que gases comprimidos em alta velocidade cortam o ar circundante. "

Existem vários métodos para suprimir o ruído de alta frequência próximo ao escapamento. A modificação do padrão do jato de exaustão por meio de um design de bico com baixo ruído reduz o ruído. O bico supressor possui ranhuras profundas que permitem uma taxa de mistura mais alta para corresponder à velocidade de exaustão em relação à atmosfera.

O CFM56-5C2 da CFM International apresenta uma nacela de duto longo e fluxo misto que produz uma assinatura acústica bem abaixo dos requisitos de nível de ruído da Administração Federal de Aviação (FAA). Ondulações profundas ou lóbulos no bico proporcionam uma maior área de contato entre o jato de exaustão e a atmosfera.

As ondulações reduzem a velocidade de exaustão em relação à atmosfera para atingir um delta mínimo (diferencial). Vale a pena notar que as penalidades de desempenho do jato limitam a profundidade ou o número de ranhuras que o OEM pode instalar. Portanto, os projetistas devem considerar o equilíbrio entre o desempenho desejado do motor e os níveis de ruído aceitáveis.

O ruído dos jatos de escape também é suprimido pelo design serrilhado da nacela do motor. Embora não sejam comumente vistas, essas divisas, como são chamadas, são apresentadas no Boeing 737-MAX, 747-8 e no 787 Dreamliner. Eles são projetados para suavizar e moldar o fluxo de ar de exaustão dos motores. Ajudam a misturar o ar quente e frio do motor, reduzindo a turbulência e o ruído causado pelo escapamento.

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Nas seções do ventilador e do compressor, uma quantidade significativa de ruído resulta da interação entre campos de pressão e turbulência de pás rotativas e palhetas estacionárias. A força das interações entre componentes rotativos e estacionários causa cisalhamento considerável, especialmente em configurações de baixo empuxo. Os OEMs usam painéis acústicos e revestimentos para minimizar o ruído gerado nas seções do compressor.

O revestimento acústico, constituído por uma pele porosa em forma de favo de mel, separa a folha frontal e o duto do motor. Ao converter energia acústica em calor, um revestimento absorvente proporciona uma supressão de ruído eficaz. É importante notar que os revestimentos acústicos aumentam ligeiramente o peso do motor e o arrasto superficial. Os OEMs também refinam o formato, o espaçamento e o número de pás usadas em cada um dos estágios do compressor e da turbina do motor, afetando ainda mais os níveis de ruído.

O que você acha de como os fabricantes reduzem o ruído do motor turbofan? Conte-nos na seção de comentários.

Escritor - Omar é um entusiasta da aviação e possui doutorado. em Engenharia Aeroespacial. Com vários anos de experiência técnica e de pesquisa, Omar pretende se concentrar em práticas de aviação baseadas em pesquisa. Além do trabalho, Omar tem paixão por viajar, visitar locais de aviação e localizar aviões. Com sede em Vancouver, Canadá