A NASA ajudou a silenciar o ruído do motor de aeronaves por décadas

Motores a jato modernos são barulhentos, mas costumavam ser muito mais barulhentos. O Glenn Research Center da NASA está na vanguarda dos esforços do país para reduzir o ruído do motor da aeronave há mais de 70 anos. Durante esse tempo, o centro construiu uma série de instalações de teste para realizar este trabalho, culminando no Laboratório de Propulsão Aeroacústica (AAPL), uma instalação de pesquisa de redução de ruído de classe mundial.

O AAPL, conhecido como “o domo”, contém vários equipamentos de teste fechados em uma grande câmara sem eco. A exclusiva estrutura hemisférica de 130 pés de diâmetro e 65 pés de altura se destaca no campus de Glenn. Suas seções triangulares fazem com que pareça uma bola de golfe subindo do chão. O interior é coberto por cunhas pontiagudas de amortecimento de som de fibra de vidro e uma matriz suspensa de microfones que capturam dados de ruído do motor.

A propulsão a jato tem sido a pedra angular da pesquisa de Glenn da NASA desde o estabelecimento do centro como um laboratório do Comitê Consultivo Nacional para Aeronáutica (NACA) no início dos anos 1940. As melhorias do laboratório nas primeiras gerações de motores turbojato do país contribuíram para tornar possíveis os primeiros aviões a jato em meados da década de 1950.

Aeronaves a jato são muito mais barulhentas do que suas contrapartes com motores a pistão, e as comunidades próximas aos aeroportos reclamaram do aumento do ruído. O centro começou a estudar suas causas no início dos anos 1950. Como é difícil avaliar o ruído nos túneis de vento e nas câmaras de teste normalmente usadas para testar motores, os pesquisadores de Glenn montaram os motores em suportes de aço simples perto do hangar do laboratório e colocaram microfones ao redor deles para medir os níveis de ruído.

Os pesquisadores descobriram que a principal fonte de ruído não eram os elementos mecânicos dos motores, mas a mistura da atmosfera fria com seu fluxo estreito e de alta velocidade de gases de escape quentes. Em resposta, os pesquisadores testaram designs únicos de bocais e ejetores e trabalharam para equilibrar os efeitos do hardware de redução de som no desempenho e no peso do motor.

A introdução de motores turbofan, que ofereciam maior eficiência e níveis de ruído reduzidos, provou ser um avanço na década de 1960. Mas com mais aviões, novos padrões da Agência Federal de Aviação e um interesse crescente em aeronaves verticais e de decolagem curta e pouso (V/STOL), era necessária uma pesquisa contínua de redução de ruído.

No final dos anos 1960 e início dos anos 70, a NASA Glenn construiu um novo e mais robusto conjunto de estandes de teste ao ar livre em locais do campus para estudar o ruído do ventilador, incluindo três plataformas no local do atual APPL. O Powered Lift Facility (PLF) foi adicionado ao site em 1986 para fornecer dados sobre os conceitos V/STOL. Reclamações da comunidade local sobre os níveis de ruído do PLF, no entanto, levaram à suspensão dos testes em 1989.

Em 1990, a NASA iniciou o programa High-Speed ​​Research (HSR) para desenvolver tecnologias para transporte supersônico, então Glenn começou a projetar o Nozzle Acoustic Test Rig (NATR), um túnel de vento de 53 polegadas de diâmetro que poderia testar o desempenho acústico e aerodinâmico dos bicos. . Esse teste era inerentemente alto, então o centro decidiu construir uma estrutura para cobrir tanto o PLF quanto o NATR.

A nova instalação foi concluída em 1991 e denominada Laboratório de Propulsão Aeroacústica (AAPL). Sua cúpula geodésica não apenas evita que o ruído saia da instalação, mas também protege contra sons externos e clima.

O NATR tornou-se o burro de carga do centro para testes acústicos. Além do programa HSR, o NATR também realizou testes para o programa Advanced Subsonic Technology e realizou o primeiro teste bem-sucedido de um bico chevron em 1997.

O equipamento Advanced Noise Control Fan (ANCF) e o Small Hot Jet Acoustic Rig (SHJAR) foram adicionados em meados dos anos 1990 e 2000, respectivamente. Os pesquisadores usaram o ANCF para estudar revestimentos acústicos e ruído do ventilador, e o SHJAR foi mais econômico para operar em testes menores do que o NATR.

No início dos anos 2000, a AAPL foi equipada com uma nova arena acústica que permite testes simultâneos em vários equipamentos e a medição de sobrevôos e ruídos laterais. O uso do PLF diminuiu ao longo dos anos e acabou sendo desativado em 2007. O ANCF foi removido em 2021 para criar espaço para a plataforma DGEN AeroPropulsion Research Turbofan (DART), um banco de teste de motor em pequena escala útil para uma variedade de pesquisas.

O APPL continua a desempenhar um papel fundamental nos esforços de teste da NASA. Os pesquisadores estão comparando dados de ruído coletados de bicos de modelo em escala dentro da instalação com dados de testes de voo do Learjet 25. Este trabalho pode melhorar a capacidade dos pesquisadores de prever o ruído de decolagem para futuras aeronaves comerciais supersônicas.

Fonte: Robert S. Arrighi – Centro de Pesquisa Glenn da NASA

Foto: NASA/Bill Bowles

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