¿Cómo se prueban los niveles de ruido de los motores a reacción?

Aug 03, 2023

Los sensores sensibles pueden medir el ruido hasta una fracción de decibel.

Las pruebas son una parte esencial del desarrollo de motores de avión. Los motores a reacción se someten a un programa de pruebas integral inmediatamente después de su construcción. Las pruebas funcionales de un motor completo se realizan en tres etapas: pruebas estáticas (mientras el motor no está en marcha), pruebas de funcionamiento estacionario y pruebas de vuelo. Durante estas pruebas se verifican todos los sistemas del motor, incluidos el hidráulico, el eléctrico y el de refrigeración.

Las pruebas de funcionamiento estacionario se realizan con el motor montado sobre un soporte y funcionando a velocidades de funcionamiento. Estas pruebas generalmente se realizan en grandes túneles de viento ubicados dentro o alrededor de las instalaciones de fabricación de motores. Durante este tiempo, el motor también se somete a pruebas de ruido, un parámetro importante para el rendimiento del motor.

Los aviones (y los motores) actuales son más silenciosos que nunca. La industria de la aviación ha estado trabajando para lograr objetivos medioambientales que apuntan a reducir el ruido en más del 50% para 2050. Aparte de estas preocupaciones, los motores más silenciosos también son mejores para los pasajeros en la cabina y los residentes que viven cerca de los aeropuertos. Con normas muy estrictas sobre el ruido de los aviones, los fabricantes miden con precisión el ruido del motor durante las pruebas.

En lugar de suspender el motor en una cámara esférica, se utilizan celdas de prueba de diseño anecoico. Una celda de prueba anecoica detiene los reflejos o ecos del sonido o de las ondas electromagnéticas. Estos también suelen estar aislados de la energía que entra desde su entorno.

Esto significa que los detectores escuchan exclusivamente sonidos directos sin ecos. Un motor a reacción probado en un entorno de este tipo simula una condición de funcionamiento real en el exterior, en campo libre. La celda de prueba cuenta con una variedad de potentes sistemas de ventilación y refrigeración.

Se instalan puertas acústicas, ventanas acústicas, cuñas y otros dispositivos compatibles. La celda de prueba también incluye dinamómetros adecuados y micrófonos sensibles alrededor del motor para medir el ruido. Estos micrófonos detectan cambios en el ruido del motor hasta fracciones de decibeles desde la potencia baja hasta la máxima. La acústica también se controla minuciosamente para extraer datos precisos y relevantes sobre el rendimiento del motor y las vibraciones a diferentes velocidades.

Las cámaras anecoicas utilizadas para las pruebas de motores a reacción son de tamaño y escala sustanciales como para ser lo suficientemente sofisticadas como para realizar mediciones precisas. Los datos obtenidos de los instrumentos se analizan con respecto a los límites permitidos de ruido. Los fabricantes no sólo mantienen el límite máximo de ruido en los motores, sino que también van más allá para aumentar el rendimiento del motor. Un menor ruido también da como resultado una menor huella ambiental, siendo esta combinación un gran punto de venta para los clientes.

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Los vientos cruzados pueden soplar en la dirección de viaje del avión, dificultando el despegue y el aterrizaje. Los vientos cruzados extremos también pueden hacer que las aspas del ventilador vibren y se dañen. El sitio de prueba de motores en el Centro Espacial John C. Stennis en Mississippi genera vientos cruzados simulados a través de los motores.

Esta simulación de viento cruzado mide la capacidad del motor para soportar las ráfagas más fuertes. Según Rolls-Royce,

"La entrada del motor está equipada con lo que parece una pelota de golf gigante para garantizar que las turbulencias del aire del suelo no afecten al ruido del motor".

Una celda de prueba de ruido de motor es capaz de mucho más que medir espectros de frecuencia brutos y decibelios. También pueden medir vibraciones y deflexiones en múltiples ejes, simulando así condiciones operativas.

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Escritor: Omar es un entusiasta de la aviación y tiene un doctorado. en Ingeniería Aeroespacial. Con numerosos años de experiencia técnica y de investigación en su haber, Omar aspira a centrarse en prácticas de aviación basadas en la investigación. Además del trabajo, a Omar le apasiona viajar, visitar sitios de aviación y observar aviones. Con sede en Vancouver, Canadá