Mecânica

Arcos de plasma reduzem ruídos de turbinas de aviões

Arcos de plasma reduzem ruídos de turbinas de aviões

Alguns filmes de ação futuristas já mostraram uma cena que, até agora, era pura ficção: o piloto apertava um botão e ligava um sistema que silenciava as turbinas de aviões e helicópteros. Agora a equipe do professor Mohammad Samimy, da Universidade de Columbus, Estados Unidos, criou um sistema assim, chamado de atuador de plasma, que poderá reduzir o ruído de aeronaves militares e civis.

Os pesquisadores desenvolveram uma nova tecnologia de silenciamento que cria arcos elétricos para controlar a turbulência dos gases que saem das turbinas de aviões, fazendo com que o ar quente se mistura de maneira menos brusca com o ar ambiente. É essa turbulência que gera a maior parte do barulho dos aviões durante o pouso e a decolagem.

O Dr. Samimy e seu colega Igor Adamovich utilizaram um feixe de laser para iluminar o escapamento simulado de uma turbina e estudar como os diferentes formatos de atuadores afetavam o fluxo de gases. A parte superior da imagem mostra o fluxo com o atuador em ação, enquanto a parte inferior mostra o que acontece normalmente, com os atuadores desligados.

O fator mais importante no silenciamento de um avião durante a decolagem é o controle do fluxo de ar que sai da turbina. O ar dá ao avião o empuxo para decolar mas também cria a maior parte do ruído. Os pesquisadores testaram os atuadores utilizando dois tipos de jatos de ar, um simulando o escapamento de um avião civil e outro simulando os gases expelidos por uma aeronave militar de alta velocidade.

As pesquisas sobre a turbulência causada pelo deslocamento de ar das turbinas faz parte da dinâmica dos fluidos, uma das mais complexas áreas de estudo em ciência e engenharia. O controle de fluxo é um assunto multidisciplinar, que reúne pesquisadores de várias áreas da engenharia, como mecânica, aeronáutica e elétrica.

Analisando imagens do fluxo dos fluidos, Samimy e seus colegas conseguiram capturar uma grande variedade de informações que ajudaram a projetar um controle desse fluxo. Por exemplo, eles podem configurar seus atuadores de plasma para atuar sobre determinadas freqüências do fluxo, otimizando ainda mais a redução dos ruídos.

Foi esta mesma equipe de pesquisadores que criou os "chevrons", modificações estruturais na borda posterior do sistema de exaustão das turbinas. Esses cortes em zigue-zague introduzem estruturas longitudinais de turbulência no fluxo de gás, afetando as características de ruído dos motores. Algumas das turbinas que equipam aviões mais modernos já utilizam os chevrons.

Mas, embora os chevrons reduzam os ruídos, eles também aumentam o consumo de combustível. Eles são necessários apenas durante a decolagem e o pouso mas, como estruturas fixas, não podem ser desativados em altitudes de cruzeiro para aumentar a eficiência do combustível.

"Nós queremos projetar atuadores que possam ser ligados e desligados e explorar instabilidades no fluxo," afirma Samimy. "Atuadores de plasma são desse tipo."

Os atuadores de plasma desenvolvidos para a redução de ruído também propiciam um nível adicional de camuflagem para aviões militares. Os pilotos podem acionar arcos elétricos em determinados padrões para misturar o gás quente que sai das turbinas com o ar atmosférico, reduzindo significativamente a assinatura quente que é utilizada por sistema de infravermelhos de mísseis anti-aéreos.





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