Come vengono testati i livelli di rumore dei motori a reazione?

Aug 03, 2023

I sensori sensibili possono misurare il rumore fino a una frazione di decibel.

I test sono una parte essenziale dello sviluppo dei motori aeronautici. I motori a reazione vengono sottoposti a un programma di test completo subito dopo la loro costruzione. Il test funzionale di un motore completato avviene in tre fasi: test statici (mentre il motore non è in funzione), test operativi stazionari e test di volo. Durante questi test vengono controllati tutti i sistemi del motore, compresi quelli idraulici, elettrici e di raffreddamento.

Le prove di funzionamento stazionario vengono condotte con il motore montato su un supporto e funzionante alle velocità operative. Questi test vengono generalmente eseguiti in grandi gallerie del vento situate all'interno o attorno agli impianti di produzione dei motori. Durante questo periodo, il motore viene anche testato per la rumorosità, un parametro significativo per le prestazioni del motore.

Gli aerei (e i motori) di oggi sono più silenziosi che mai. L’industria aeronautica ha lavorato per raggiungere obiettivi ambientali che mirano a ridurre il rumore di oltre il 50% entro il 2050. Oltre a queste preoccupazioni, motori più silenziosi sono anche migliori per i passeggeri in cabina e per i residenti che vivono in prossimità degli aeroporti. Con normative molto severe sul rumore degli aerei, i produttori misurano con precisione il rumore del motore durante i test.

Invece di sospendere il motore in una camera sferica, vengono utilizzate celle di prova anecoiche. Una cella di prova anecoica arresta i riflessi o gli echi delle onde sonore o elettromagnetiche. Questi sono spesso isolati anche dall'energia che entra dall'ambiente circostante.

Ciò significa che i rilevatori percepiscono esclusivamente suoni diretti senza echi. Un motore a reazione testato in un ambiente di questo tipo simula una condizione operativa effettiva all'esterno in un campo libero. La cella di prova è dotata di una varietà di potenti sistemi di ventilazione e raffreddamento.

Sono installate porte acustiche, finestre acustiche, cunei e altri dispositivi compatibili. La cella di prova comprende anche dinamometri appropriati e microfoni sensibili attorno al motore per misurare il rumore. Questi microfoni rilevano i cambiamenti nel rumore del motore fino a frazioni di decibel dalla potenza bassa a quella massima. Anche l'acustica viene controllata in modo elaborato per estrarre dati accurati e rilevanti sulle prestazioni del motore e sulle vibrazioni a diverse velocità.

Le camere anecoiche utilizzate per i test sui motori a reazione sono di dimensioni e scala sostanziali da essere sufficientemente sofisticate per misurazioni precise. I dati ottenuti dagli strumenti vengono analizzati rispetto ai limiti consentiti per il rumore. I produttori non solo mantengono il limite massimo di rumore sui motori, ma vanno anche oltre per aumentare le prestazioni del motore. La minore rumorosità si traduce anche in un minore impatto ambientale e la combinazione costituisce un ottimo punto di forza per i clienti.

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I venti trasversali possono soffiare nella direzione di viaggio dell'aereo, rendendo difficile il decollo e l'atterraggio. Venti trasversali estremi possono anche causare la vibrazione e il danneggiamento delle pale del ventilatore. Il sito di prova dei motori presso il John C. Stennis Space Center nel Mississippi simula venti trasversali sui motori.

Questa simulazione del vento laterale misura la capacità del motore di resistere alle raffiche più forti. Secondo Rolls-Royce,

"L'aspirazione del motore è dotata di quella che sembra una gigantesca pallina da golf per garantire che la turbolenza dell'aria del suolo non influenzi il rumore del motore."

Una cella di prova del rumore del motore è in grado di fare molto di più che misurare spettri di frequenza e decibel grossolani. Possono anche misurare vibrazioni e deflessioni su più assi, simulando così le condizioni operative.

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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