Trattenere il rumore dei motori turbofan
I convenzionali rivestimenti acustici perforati sono attualmente utilizzati nelle zone calde dei motori aeronautici per l’abbattimento del rumore. Tuttavia, l’attuale tecnologia di rivestimento del sistema di aspirazione del motore non è conforme ai requisiti termici e funzionali relativi ai gas di scarico a elevate temperature prodotti nelle turbine. Un nuovo rivestimento consente l’utilizzo di assorbitori acustici anche nelle regioni calde del motore, riducendo fortemente il rumore dai canali di ventilazione (flussi caldi). Nell’ambito del progetto HOSTEL (Integration of a hot stream liner into the turbine exit casing (TEC)), i ricercatori hanno integrato con successo un assorbitore acustico all’interno della cassa di scarico della turbina di un motore aeronautico. Il modello HOSTEL consisteva in un gruppo di lamiere di rivestimento superiori costituito da uno strato sottile di schiuma metallica unito a una lamiera di metallo perforata. Ricerche condotte in precedenza hanno dimostrato che questo tipo di struttura presenta buone prestazioni acustiche quasi del tutto indipendenti dai flussi e dalla temperatura. Lo strato di schiuma metallica viene quindi sottoposto a brasatura fino a ottenere una classica struttura a sandwich a nido d’ape e compresso in base a un livello prestabilito. Ciò consente di aumentare i livelli di resistenza acustica e di ridurre la non linearità del rivestimento rispetto alle variazioni sia di flusso sia di temperatura. I ricercatori hanno usato speciali leghe a base nichel per un rivestimento in grado di sopportare una temperatura tipica di circa 700 °C. Tali leghe comprendono l’Inconel 625, che viene utilizzato per pannelli pieni e forati, nonché per il nucleo a nido d’ape. Il team ha applicato con successo anche una tecnica di simulazione (una formulazione spettrale linearizzata delle equazioni di Navier-Stokes) al fine di convalidare l’aeroacustica relativa ai canali di ventilazione per quanto riguarda le piastre forate e la dilatazione termica di determinate zone. La metodologia ha dimostrato di essere estremamente rapida e di simulare con precisione la propagazione acustica nei canali di ventilazione con raffinata geometria. I risultati della ricerca dovrebbero aiutare i partner del progetto nella creazione di un rivestimento acustico ibrido per le pale, filtrando le frequenze del dimostratore Geared Turbofan SAGE4 (Sustainable and Green Engine 4), il quale dispone di una turbina a bassa pressione. La ricerca dovrebbe inoltre contribuire allo sviluppo di rivestimenti acustici in grado di soddisfare i requisiti termici e funzionali, fondamentali nel garantire aeromobili silenziosi.
Parole chiave
Rumore, motori turbofan, rivestimenti acustici, turbine, flussi caldi
