Las diferentes formas de reducir el ruido del motor procedente de los turbofan

May 29, 2024

Los fabricantes ajustan minuciosamente las diferentes secciones de un motor turbofan para cumplir con las normas de ruido.

Las regulaciones aeroportuarias y los requisitos de certificación de aeronaves limitan ciertos niveles de ruido durante la operación. La mayor parte del ruido de un avión proviene de los enormes motores que proporcionan toda la potencia necesaria para volar. Los motores turbofan comerciales modernos son grandes y generan mucho ruido debido a los niveles de empuje configurados.

El ventilador, las turbinas y el sistema de escape son fuentes críticas de ruido del motor. El ruido del chorro de escape varía en un factor más significativo que el de otras partes del motor. Los niveles de ruido del chorro de escape dependen de la velocidad del motor y aumentan con la velocidad relativa del flujo de aire.

La mezcla turbulenta de los gases de escape con la atmósfera genera la mayor parte del ruido. El ruido de escape se combina con la acción de cizallamiento causada por la velocidad relativa entre el chorro y la atmósfera. Si la velocidad del escape excede la velocidad del sonido, las ondas de choque aumentan aún más los niveles de ruido en el escape. Según General Electric (GE),

"El gran ventilador en la parte delantera de los motores modernos tiende a crear los dos sonidos que los humanos encuentran más irritantes: los ruidos más profundos, como de sierra circular, y el chirrido agudo. El compresor y la turbina, y el proceso de quema de combustible, también "Contribuir al sonido. El escape es el que hace más ruido de todos, especialmente a máxima potencia, ya que los gases comprimidos a alta velocidad atraviesan el aire circundante".

Existen varios métodos para suprimir el ruido de alta frecuencia cerca del escape. La modificación del patrón de chorro de escape mediante un diseño de boquilla eficiente en ruido reduce el ruido. La boquilla supresora tiene ranuras profundas que permiten una mayor tasa de mezcla para igualar la velocidad de escape en relación con la atmósfera.

El CFM56-5C2 de CFM International cuenta con una góndola de flujo mixto de conducto largo que produce una firma acústica muy por debajo de los requisitos de nivel de ruido de la Administración Federal de Aviación (FAA). Las corrugaciones o lóbulos profundos en la boquilla proporcionan una mayor área de contacto entre el chorro de escape y la atmósfera.

Las corrugaciones reducen la velocidad de escape en relación con la atmósfera para lograr un delta (diferencial) mínimo. Vale la pena señalar que las penalizaciones en el rendimiento del jet limitan la profundidad o la cantidad de ranuras que el OEM puede instalar. Por lo tanto, los diseñadores deben considerar el equilibrio entre el rendimiento deseado del motor y los niveles de ruido aceptables.

El diseño dentado de la góndola del motor también suprime el ruido de los chorros de escape. Si bien no se ven comúnmente, estos galones, como se les llama, aparecen en el Boeing 737-MAX, 747-8 y el 787 Dreamliner. Están diseñados para suavizar y dar forma al flujo de aire de escape de los motores. Ayudan a mezclar el aire frío y caliente del motor, reduciendo las turbulencias y el ruido provocado por el escape.

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En las secciones del ventilador y del compresor, una cantidad significativa de ruido resulta de la interacción entre los campos de presión y la turbulencia de las paletas giratorias y estacionarias. La fuerza de las interacciones entre los componentes giratorios y estacionarios provoca un corte considerable, particularmente en ajustes de empuje bajos. Los fabricantes de equipos originales utilizan paneles y revestimientos acústicos para minimizar el ruido generado dentro de las secciones del compresor.

El revestimiento acústico, formado por una piel porosa alveolar, separa la lámina frontal y el conducto del motor. Al tiempo que convierte la energía acústica en calor, un revestimiento absorbente proporciona una supresión eficaz del ruido. Vale la pena señalar que los revestimientos acústicos aumentan ligeramente el peso del motor y la resistencia a la superficie. Los fabricantes de equipos originales también refinan la forma, el espaciado y la cantidad de palas utilizadas en cada una de las etapas del compresor y la turbina dentro del motor, lo que afecta aún más los niveles de ruido.

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Escritor: Omar es un entusiasta de la aviación y tiene un doctorado. en Ingeniería Aeroespacial. Con numerosos años de experiencia técnica y de investigación en su haber, Omar aspira a centrarse en prácticas de aviación basadas en la investigación. Además del trabajo, a Omar le apasiona viajar, visitar sitios de aviación y observar aviones. Con sede en Vancouver, Canadá