NASA cria ferramenta para prever ruído de jato supersônico na decolagem

Pesquisadores da NASA realizaram recentemente uma série de voos para registrar o som dos motores a jato com o objetivo de usar esses dados para ajudar a prever como os futuros motores projetados para uso em aeronaves com capacidade supersônica podem soar na decolagem.

O Learjet Acoustic Flight Test ocorreu no Aeroporto Internacional de Niagara Falls, em Nova York, onde os dois motores de um Learjet 25 de propriedade da Calspan Corporation de Buffalo, Nova York, forneceram o som enquanto a aeronave voava em várias condições.

“Escolhemos um Learjet 25 porque seus motores são semelhantes ao som de uma futura aeronave supersônica comercial”, disse Brenda Henderson, investigadora principal da NASA para o teste de voo.

A criação de uma ferramenta de modelagem capaz de prever os níveis de ruído de futuras aeronaves supersônicas durante a decolagem e o pouso pode ajudar os reguladores americanos e internacionais a tomar decisões informadas sobre o estabelecimento de padrões de nível de ruído aceitáveis ​​para o público.

O Learjet voou quatro surtidas no total, durante as quais completou 73 sobrevoos a aproximadamente 500 pés de altitude. Seis diferentes condições do motor foram estudadas.

Ao mesmo tempo, um pequeno drone pilotado remotamente pairava com segurança nas proximidades, coletando dados meteorológicos para entender as condições atmosféricas ao redor do Learjet. O drone e seus operadores estão baseados no Langley Research Center da NASA, na Virgínia.

“O grupo de Langley nos emprestou seu equipamento, forneceu experiência em seu uso e conduziu o voo para coletar nossos dados meteorológicos”, disse Henderson. “Suas contribuições foram fundamentais para o nosso sucesso.”

Jatos Supersônicos, Velocidades Subsônicas

Durante as decolagens e aterrissagens, as aeronaves supersônicas voam de forma subsônica – ou mais lenta que a velocidade do som. Mas mesmo nessas velocidades, as futuras aeronaves supersônicas podem soar diferentes daquelas projetadas para voos subsônicos devido a diferenças de projeto, incluindo diferentes tipos de motores.

Ao contrário dos aviões comerciais modernos, espera-se que os motores das aeronaves supersônicas tenham uma baixa taxa de desvio. Isso significa que o núcleo de queima de combustível do motor a jato produz a maior parte do empuxo da aeronave, em vez de alimentar um grande ventilador para produzir o empuxo.

Como os motores desse projeto não são comumente usados ​​na aviação comercial hoje, dados de pesquisa limitados estão disponíveis sobre como eles soariam.

No entanto, com a expectativa de retorno das viagens supersônicas comerciais – com a indústria expressando interesse e a missão Quesst da NASA trabalhando para tornar possível o voo supersônico silencioso sobre a terra – coletar esses dados pode ajudar a moldar esse futuro.

É aí que entra o Learjet 25. Embora seja uma aeronave subsônica, seus motores turbojato CJ610 criam um ruído semelhante ao que os futuros jatos supersônicos comerciais podem produzir.

Juntando informação

Desde 2019, os pesquisadores da NASA testaram modelos em escala dos motores CJ610 do Learjet nas instalações de teste do Aero-Acoustics Propulsion Laboratory no Glenn Research Center da NASA em Cleveland.

Ao fazer isso, eles coletaram muitos dados sobre o som que os motores devem produzir.

O Learjet Acoustic Flight Test visa verificar a precisão dos testes de túnel de vento, permitindo que os pesquisadores façam melhorias e ajustes em seus conjuntos de dados e modelos de previsão para que correspondam ao mundo real.

No entanto, para atingir o objetivo de criar uma ferramenta de modelagem preditiva, o teste de Niágara foi conduzido de forma diferente de outros feitos no passado.

Enquanto a maioria dos testes de ruído de jato são usados ​​para certificar se uma aeronave é silenciosa o suficiente, este capturou a mecânica relevante da própria fonte de som em uma variedade de condições.

Enquanto microfones de última geração foram instalados em uma pista inativa no Aeroporto Internacional de Niagara Falls, o Learjet foi equipado com vários sensores e equipamentos de posicionamento para registrar as condições dentro dos motores, bem como a localização precisa da aeronave em relação aos microfones.

“Na aeronave, usamos um sistema GPS de posicionamento preciso de ponta e sensores que registravam as temperaturas, pressões e condições de exaustão do motor”, disse Henderson. “Tudo tinha um carimbo de data/hora, então, a cada momento em que a aeronave estava voando, sabíamos exatamente onde ela estava e como os motores estavam funcionando.”

Após os voos, os modelos em escala dos motores do Learjet foram novamente testados nas plataformas de teste da NASA Glenn – desta vez nas mesmas condições de motor e voo experimentadas durante o teste de voo.

Os pesquisadores estão no processo de verificar seus dados de teste de solo.

Com essas informações novas e aprimoradas em mãos, os pesquisadores produzirão a ferramenta de modelagem preditiva que – em conjunto com outras pesquisas – pode ajudar o governo, a indústria e a academia a trabalhar para inaugurar uma nova era de viagens supersônicas comerciais publicamente aceitáveis.

Fonte e foto capa: NASA

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