Instrumentos Avanzados para la Medición de Flujo y Sonido en la Aviación
En el NASA Glenn Research Center, los equipos de investigación emplean una variedad de instrumentación especializada para medir el flujo de aire y el sonido. Entre estas herramientas se encuentran la velocimetría por imagen de partículas, anemometría de hilo caliente, espectroscopía Raman, micrófonos en arreglos en fase y rasquetas rotativas continuas. Los datos obtenidos de los experimentos realizados en este centro son fundamentales para la comunidad global dedicada a la reducción del ruido en la aviación, ya que permiten validar teorías y software de predicción de ruido.
Cuando se presenta un tono molesto proveniente de un motor turbofan, los ingenieros pueden recomendar la implementación de un revestimiento avanzado o un sistema de control de ruido activo especialmente ajustado. Sin embargo, para abordar adecuadamente el problema, es necesario obtener más información sobre el contenido modal del tono, un tipo de datos que no puede ser capturado mediante un micrófono estático. Por esta razón, los ingenieros de NASA Glenn desarrollaron procedimientos pioneros utilizando micrófonos rotativos en la década de 1990.
Microfonos Rotativos: Innovación en la Medición de Sonido
Los Microfonos Rotativos han sido utilizados por los investigadores de NASA Glenn en diversas pruebas, que van desde pruebas de concepto a baja velocidad en el Advanced Noise Control Fan Rig hasta ensayos a escala completa en motores turbofan. En un sistema de arreglos en fase, los micrófonos se disponen en configuraciones unidimensionales, bidimensionales o tridimensionales, y al procesar adecuadamente las mediciones de sonido de estos micrófonos, es posible localizar fuentes de ruido con precisión.
NASA Glenn cuenta con el sistema de micrófonos Array48, que ha sido empleado extensivamente para identificar fuentes de ruido en flujos de modelos a escala, en un modelo de ventilador de rotor contrarrotante e incluso en un motor militar F404 a escala completa. Gracias a la financiación de NASA, se ha desarrollado un método que utiliza micrófonos embebidos en el conducto del ventilador de un motor para determinar la ubicación de fuentes de ruido en las palas rotativas.
Entendiendo el Ruido: Interacciones y Mediciones de Velocidad
Se ha comprobado que los tonos ruidosos pueden ser generados por perturbaciones periódicas, como la interacción entre el remolino de una pala de ventilador y un ángulo de estator aguas abajo. Además, el ruido de banda ancha se produce cuando un motor de avión ingiere aire turbulento. Por lo tanto, es esencial registrar mediciones detalladas de la velocidad del aire que pasa a través de un propulsor experimental para identificar y mitigar las fuentes de ruido. Instrumentos especiales como sondas de hilo caliente y velocímetros láser Doppler (LDV) son utilizados para medir la velocidad del aire en diferentes puntos, tanto aguas arriba como aguas abajo, así como entre el rotor y el estator de un propulsor en prueba.
Las gráficas resultantes de estas mediciones de velocidad permiten visualizar las perturbaciones generadas por el rotor. Los datos obtenidos a través de técnicas de hilo caliente y LDV son regularmente utilizados para validar cálculos que estiman el ruido producido por motores turbofan.
Contacto para Más Información
Si desea obtener más información sobre nuestra investigación, software o datos disponibles, no dude en ponerse en contacto a través del enlace proporcionado a continuación.