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Turboshaft Engine Exhaust Noise Identification

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Interpretare il rumore dei motori per ridurlo

Il continuo aumento delle popolazioni urbane e dei viaggi aerei riduce sempre di più la distanza degli aeroporti dalle abitazioni e dalle aziende. Alcuni scienziati finanziati dall'UE hanno creato una tecnologia tesa all'identificazione e alla riduzione al minimo delle sorgenti di rumore nei motori.

Tecnologie industriali

L'abbattimento del rumore rappresenta un aspetto sempre più importante nell'ambito della progettazione degli aeroplani e, nello specifico, lo studio delle sorgenti di tale fenomeno nei velivoli commerciali tradizionali rappresenta un problema non da poco dovuto alla presenza di sistemi e di geometrie complessi. I motori turboalbero costituiscono non solo un sistema-modello per l'analisi del rumore degli aeroplani, ma anche un elemento importante a prescindere da tali osservazioni. Questi motori, che sono in grado di ottimizzare la potenza dell'albero motore anziché della spinta del getto, vengono generalmente impiegati all'interno degli elicotteri, ovvero un'altra tipologia di velivoli che produce rumori molto intensi. Il rumore a banda larga dello scappamento (compreso tra 0 e 4 kilohertz (kHz)) rappresenta il secondo rumore in termini di dominanza, principalmente a causa del frastuono provocato dalla combustione e dalla turbina (all'interno della quale, dopo aver raggiunto temperature elevate, i gas di scappamento causano la rotazione delle pale) e solo in minima parte dal getto. Tale situazione è dunque rappresentativa del rumore centrale dei motori e offre una geometria semplificata priva di rumore parassitico per lo studio del complesso argomento della generazione del rumore di un aeromobile. Grazie ai finanziamenti stanziati dall'UE per il progetto TEENI ("Turboshaft engine exhaust noise identification"), gli scienziati hanno scelto il rappresentante più semplice del sistema delle turbine a gas dei velivoli, che svolge un ruolo critico sia per la riduzione al minimo del rumore di un elicottero, sia per la gestione del problema del rumore in generale. Allo scopo di identificare e, di conseguenza, di contenere il rumore centrale dei motori, gli esperti hanno creato nuovi sensori di pressione e di temperatura in grado di adattarsi alle condizioni ambientali più avverse ai fini della misurazione dei parametri dinamici dei motori. Dallo studio è emersa una correlazione tra il rumore misurato nel campo lontano e le misurazioni interne. Le tecniche di scomposizione delle sorgenti di rumore (NSBT) concepite nell'ambito del progetto sono state impiegate allo scopo di determinare le sorgenti dominanti di emissione del rumore. Il gruppo di lavoro ha inoltre creato modelli di valutazione della generazione, della propagazione e dell'emissione del rumore attraverso il sistema di scappamento della turbina. La conduzione di prove in scala reale condotte sui motori turboalbero ha facilitato la compilazione di una vasta base di dati, unica nel suo genere. Nel complesso, il progetto ha dimostrato che il rumore a bassa frequenza è dovuto principalmente alla combustione, mentre quello ad alta frequenza proviene soprattutto dalle turbine ad alta pressione. Non sono invece stati del tutto spiegati i meccanismi alla base del rumore a banda larga per le frequenze superiori a 2 kHz, per i quali si aprono nuovi filoni di ricerca futuri. I modelli e i sensori TEENI rappresentano strumenti strategici per progettisti e produttori di velivoli, che promettono di migliorare la comprensione e, di conseguenza, di facilitare la riduzione e la certificazione del rumore. Le opportunità di commercializzazione di tali dispositivi si estendono a numerosi altri campi.

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