I diversi modi per ridurre il rumore del motore dei turbofan

May 29, 2024

I produttori regolano scrupolosamente le diverse sezioni di un motore turbofan per seguire le normative sul rumore.

Le normative aeroportuali e i requisiti di certificazione degli aeromobili limitano determinati livelli di rumore durante il funzionamento. La maggior parte del rumore di un aereo proviene dagli enormi motori che forniscono tutta la potenza necessaria per il volo. I moderni motori turbofan commerciali sono grandi e generano molto rumore a causa dei livelli di spinta configurati.

La ventola, le turbine e il sistema di scarico sono fonti critiche di rumore del motore. Il rumore proveniente dal getto di scarico varia in modo più significativo rispetto ad altre parti del motore. I livelli di rumore del getto di scarico dipendono dalla velocità del motore e aumentano con la velocità relativa del flusso d'aria.

La miscela turbolenta dei gas di scarico con l'atmosfera crea la maggior parte del rumore. Il rumore dello scarico è accoppiato all'azione di taglio causata dalla velocità relativa tra il getto e l'atmosfera. Se la velocità dello scarico supera la velocità del suono, le onde d'urto aumentano ulteriormente i livelli di rumore allo scarico. Secondo General Electric (GE),

"La grande ventola nella parte anteriore dei motori moderni tende a creare i due suoni che gli esseri umani trovano più irritanti: il rumore più profondo, quello della sega circolare, e il gemito acuto. Anche il compressore e la turbina, e il processo di combustione del carburante, contribuiscono al suono. Lo scarico è il più rumoroso di tutti, soprattutto a piena potenza, poiché i gas compressi e ad alta velocità attraversano l'aria circostante.

Esistono diversi metodi per sopprimere il rumore ad alta frequenza vicino allo scarico. La modifica del modello del getto di scarico attraverso un design dell'ugello a basso rumore riduce il rumore. L'ugello del soppressore è dotato di scanalature profonde che consentono una velocità di miscelazione più elevata per adattarsi alla velocità di scarico rispetto all'atmosfera.

Il CFM56-5C2 di CFM International è dotato di una gondola a flusso misto a condotto lungo che produce una firma acustica ben al di sotto dei requisiti di livello di rumore della Federal Aviation Administration (FAA). Ondulazioni profonde o lobi nell'ugello forniscono una maggiore area di contatto tra il getto di scarico e l'atmosfera.

Le ondulazioni riducono la velocità di scarico rispetto all'atmosfera per ottenere un delta (differenziale) minimo. Vale la pena notare che le penalità relative alle prestazioni del getto limitano la profondità o il numero di scanalature che l'OEM può installare. Pertanto, i progettisti devono considerare il compromesso tra le prestazioni desiderate del motore e i livelli di rumore accettabili.

Il rumore del getto di scarico viene inoltre soppresso dal design seghettato della navicella del motore. Sebbene non siano comunemente visti, questi galloni, come vengono chiamati, sono presenti sul Boeing 737-MAX, 747-8 e sul 787 Dreamliner. Sono progettati per uniformare e modellare il flusso d'aria di scarico dei motori. Aiutano a miscelare l'aria calda e fredda del motore, riducendo la turbolenza e il rumore causati dallo scarico.

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Nelle sezioni del ventilatore e del compressore, una quantità significativa di rumore deriva dall'interazione tra i campi di pressione e la turbolenza delle pale rotanti e delle palette fisse. La forza delle interazioni tra i componenti rotanti e fissi provoca uno sheer considerevole, in particolare con impostazioni di spinta basse. Gli OEM utilizzano pannelli e rivestimenti acustici per ridurre al minimo il rumore generato all'interno delle sezioni del compressore.

Il rivestimento acustico, costituito da una pelle porosa a nido d'ape, separa la lamiera frontale e il condotto del motore. Convertendo l'energia acustica in calore, un rivestimento assorbente fornisce un'efficace soppressione del rumore. Vale la pena notare che i rivestimenti acustici aumentano leggermente il peso del motore e la resistenza superficiale. Gli OEM perfezionano inoltre la forma, la spaziatura e il numero delle pale utilizzate in ciascuno degli stadi del compressore e della turbina all'interno del motore, influenzando ulteriormente i livelli di rumore.

Cosa ne pensi di come i produttori riducono il rumore del motore turbofan? Raccontacelo nella sezione commenti.

Scrittore - Omar è un appassionato di aviazione che ha conseguito un dottorato di ricerca. in Ingegneria Aerospaziale. Con numerosi anni di esperienza tecnica e di ricerca al suo attivo, Omar mira a concentrarsi sulle pratiche aeronautiche basate sulla ricerca. Oltre al lavoro, Omar ha una passione per i viaggi, la visita ai siti aerei e l'avvistamento di aerei. Con sede a Vancouver, Canada