Reducir el ruido de los aviones durante la aproximación y el aterrizaje
Cuando una aeronave se aproxima al aeropuerto, se utilizan dispositivos hipersustentador (DHS), como aletas y «flaps», para minimizar la velocidad de aterrizaje, y se despliega el tren de aterrizaje (TA). El ruido de estos componentes del fuselaje supone un reto importante. «Reducir el ruido del fuselaje generado por los DHS y el TA siempre ha sido difícil», explica el coordinador del proyecto INVENTOR, Eric Manoha, del laboratorio aeroespacial francés ONERA. «El diseño de estos componentes se ha optimizado a lo largo de décadas de investigación para mejorar funcionalidades específicas como la aerodinámica, el peso y la seguridad. Cualquier modificación destinada a reducir el ruido debe mantener provisionalmente estas funcionalidades».
Desafíos para reducir el ruido de los aviones
El equipo de INVENTOR se propuso identificar posibles nuevas técnicas para reducir el ruido de estos componentes, manteniendo al mismo tiempo una funcionalidad óptima. Los objetivos del proyecto coincidían con los de Flightpath 2050 (la visión de la Unión Europea para la aviación), que pretende reducir el ruido percibido de los aviones en un 65 %. Para lograrlo, el proyecto reunió a especialistas europeos de tres fabricantes de aeronaves y TA, cinco centros de investigación, seis universidades y dos pymes. El consorcio, equilibrado entre el mundo académico y la industria, seleccionó y evaluó las tecnologías de reducción del ruido de los fuselajes más prometedoras, utilizando dinámica de fluidos computacional y experimentos aerodinámicos y acústicos. «Seguimos dos enfoques principales para lograr nuestros objetivos», explica Manoha. «La primera consistió en añadir tecnologías complementarias pasivas, como materiales porosos (carenados de flujo continuo o revestimientos superficiales) a los componentes existentes, para absorber el ruido manteniendo el rendimiento. Los materiales también pueden utilizarse para mitigar las turbulencias, el principal generador de ruido. También estudiamos tecnologías activas complementarias, como el soplado local».
Diseño de componentes para conseguir un rendimiento más silencioso
El segundo planteamiento del proyecto consistió en comenzar antes el proceso de diseño. El objetivo consistía en cambiar la forma y el diseño de algunos elementos para conseguir un funcionamiento más silencioso. «Lo hicimos con varios componentes» añade Manoha. «Por ejemplo, examinamos varios subelementos del TA, variando la forma de su sección o su orientación espacial con respecto al flujo medio, sin aumentar el peso ni modificar la capacidad de despliegue, que sigue siendo la prioridad para la seguridad». En los DHS, el equipo se centró en modelar nuevos diseños y formas más suaves de las orugas de las aletas, el mecanismo utilizado para desplegar la lama en el borde de ataque del ala, que es una fuente de ruido durante el aterrizaje. Estos diseños innovadores también deben mantener la capacidad de desplegar la aleta con seguridad. «Estos ejemplos ponen de relieve cómo las consideraciones no acústicas pueden restringir la capacidad del fabricante de aviones para un rediseño radical», afirma Manoha.
Posible reducción adicional del ruido del tren de aterrizaje
Sin embargo, el proyecto INVENTOR pudo demostrar, mediante modelos y ensayos informáticos, cómo se podía reducir el ruido con distintos enfoques de diseño de componentes. El equipo colaboró estrechamente con la industria en todo momento y trató de ofrecer conceptos que tuvieran posibilidades de comercializarse. «Consideradas individualmente, las reducciones de ruido son modestas y se ajustan a nuestros objetivos iniciales, que eran realistas», afirma Manoha. «Sin embargo, la combinación de varias de estas tecnologías junto con la próxima generación de motores más silenciosos podría ayudar a reducir significativamente la contaminación acústica de aviones en el aterrizaje». Si se implantan con éxito, dichos componentes podrían reportar beneficios a los pasajeros y ciudadanos que viven cerca de los aeropuertos y ayudar a impulsar la industria aeroespacial europea en el desarrollo de fuselajes de nueva generación. Los siguientes pasos incluyen una mejor comprensión de la física implicada, la optimización de los diseños y la realización de pruebas en aviones.
Palabras clave
INVENTOR, avión, fuselaje, aviación, ruido, aeroespacial, Flightpath 2050
