Tecnologie all’avanguardia per ridurre le vibrazioni e il rumore nei business jet La qualità e il comfort dei voli nei business jet vengono disturbati dal rumore e dalle vibrazioni. Un’iniziativa dell’UE ha introdotto nuove tecnologie per ridurre tali disturbi. Trasporti e Mobilità © aapsky, Shutterstock Negli aeromobili le vibrazioni sono tipicamente generate da motori che ruotano ad alta velocità e da carichi aerodinamici sulle fusoliere. Il motore è anche una delle principali fonti di rumore. Esistono due principali sfide correlate per lo sviluppo di nuovi velivoli: «In primo luogo, il comfort dei passeggeri andrebbe continuamente migliorato», commenta Michael Loupis, coordinatore del progetto TAVAC, finanziato dall’UE. «In secondo luogo, con l’introduzione di motori aeronautici più potenti ed efficienti e l’adozione di nuove cellule leggere, l’intensità delle vibrazioni del motore e della cellula aumenta, mentre la capacità di smorzamento della fusoliera viene ridotta, creando così una barriera al miglioramento dell’efficienza di cellula e motore». Nuove tecniche di annullamento delle vibrazioni e del rumore I partner del progetto hanno sviluppato un sistema di controllo attivo delle vibrazioni (AVCS, Active Vibration Control System), che utilizza supporti per motore attivi per accogliere le vibrazioni del motore, e hanno simulato e virtualmente dimostrato le prestazioni operative dell’AVCS su un aeromobile a grandezza naturale per ridurre in modo sostanziale la pressione acustica della fusoliera. L’obiettivo di riduzione di 15 dB è stato superato utilizzando un numero minimo di attuatori. I ricercatori hanno proposto un attuatore piezoelettrico disponibile in commercio per i parametri di installazione della configurazione antivibrazioni. «L’installazione dell’AVCS proposto ha avuto scarso effetto sulla rigidità del supporto esistente e ha funzionato con requisiti di alimentazione quasi trascurabili», osserva Loupis. I membri del gruppo hanno progettato un sistema di annullamento attivo del rumore (ANCS, Active Noise Cancelation System), per ridurre il disagio derivante dal rumore nell’area passeggeri, che comprendeva altoparlanti, microfoni e dispositivi di legge per il controllo del volo incorporati, che è stato poi integrato all’interno di ciascun sedile del passeggero. Hanno implementato e testato sperimentalmente l’ANCS in una configurazione di due sedili per tre passeggeri faccia a faccia all’interno di un modello di cabina, basato su un algoritmo convenzionale per motivi di affidabilità e semplicità. Il gruppo ha testato l’ANCS rispetto a diversi segnali di rumore. Esso fornisce una riduzione di almeno 10 dB del rumore della velocità di rotazione del motore e il potenziale per una riduzione del rumore complessiva di 15 dB in condizioni specifiche. Il peso complessivo, inclusi controller gate array programmabile sul campo, microfoni, altoparlante, amplificatori e alimentatore, non supera i 9 kg. Gli ingegneri hanno anche sviluppato un AVCS per ridurre le vibrazioni aerodinamiche trasferite all’area passeggeri attraverso il pavimento della fusoliera. Quando si utilizzano attuatori disponibili in commercio, la massa ausiliaria richiesta supera i limiti di peso forniti per tentare una riduzione, poiché la rigidità dell’attuatore ha impedito di regolare liberamente lo smorzatore a massa sintonizzato a rigidità variabile semi-attivo (SATMD) inizialmente sulla modalità target. Inoltre, lo stack piezoelettrico non è ottimizzato e, se regolato su modalità inferiori, le prestazioni non sono ottimali; tuttavia, con una massa ausiliaria maggiore, si ottengono riduzioni fino a un massimo di 6 dB. Loupis continua: «Le prestazioni dell’attuatore personalizzato consentono di ottenere riduzioni maggiori, poiché possiamo regolare il SATMD sulla modalità target utilizzando la massa ausiliaria entro il limite di peso». Vantaggio competitivo grazie alle migliorate prestazioni dell’aeromobile e al comfort dei passeggeri «L’acustica, le vibrazioni e le tecnologie di controllo del rumore proposte da TAVAC sono molto promettenti, perché miglioreranno il comfort dei passeggeri, la qualità dei viaggi aerei e i servizi forniti, e offriranno un vantaggio competitivo per i nuovi aeromobili commerciali e regionali», conclude Loupis. «Miglioreranno anche le prestazioni degli aeromobili e l’efficienza del carburante». Si prevede che il progetto avrà un impatto importante sullo sviluppo di tecnologie applicate per migliorare le prestazioni degli aeromobili, una priorità chiave del programma Clean Sky e di Flightpath 2050 dell’UE. Parole chiave TAVAC, vibrazione, rumore, aeromobile, motore, fusoliera, AVCS, ANCS, SATMD
