Revestimientos acústicos en la entrada de un motor a reacciónUn revestimiento acústico tipo sándwich compuesto (A) con una lámina frontal perforada (B), un núcleo de panal (C) y una capa posterior (D)
Los motores de las aeronaves , generalmente los turbofán , utilizan revestimientos acústicos para amortiguar el ruido del motor. Los revestimientos se aplican en las paredes internas de la góndola del motor , tanto en los conductos de admisión como de derivación, y utilizan el principio de resonancia de Helmholtz para la disipación de la energía acústica incidente.
Configuraciones
(A) Revestimiento SDOF con lámina frontal perforada, (B) Revestimiento SDOF con lámina frontal de malla de alambre, (C) Revestimiento DDOF con tabique de malla de alambre.
Un revestimiento acústico es un panel sándwich fabricado con:
una capa impermeable, llamada lámina posterior o piel posterior;
La mitad inferior de un revestimiento presenta ranuras internas dedicadas para permitir el drenaje de líquidos con el fin de evitar la formación de hielo o riesgos de incendio. Desde una perspectiva acústica, esto implica que el panel acústico superior es un revestimiento que reacciona localmente , mientras que el inferior es un revestimiento que no reacciona localmente . [1]
Los revestimientos acústicos se pueden distinguir por su configuración interna en función del número de capas de celdas del panal:
Los revestimientos de un solo grado de libertad (SDOF) son paneles sándwich con una configuración básica, una lámina frontal adherida a una capa de panal y cerrada por una capa posterior. A menudo se utiliza el método de "rectificación" para garantizar la unión.
Los revestimientos de doble grado de libertad (DDOF) están formados por dos capas de celdas en forma de panal divididas por un tabique poroso. En particular, un revestimiento DDOF está constituido por una lámina de revestimiento superior, una primera capa en forma de panal, un tabique poroso, una segunda capa en forma de panal y, por último, una capa posterior impermeable. Por lo tanto, un revestimiento DDOF acopla dos resonadores de Helmholtz en serie.
Las capas porosas (por ejemplo, el tabique y la lámina frontal) pueden ser, por ejemplo, una placa perforada, una malla de alambre o un fieltro metálico. El panal puede ser de aluminio o fibra de vidrio y el tamaño de las celdas se selecciona lo suficientemente pequeño como para garantizar una onda acústica plana en la celda para toda la frecuencia de interés. La lámina frontal y el revestimiento posterior pueden ser metálicos o de fibra de carbono . Para tener un barril cilíndrico, las partes del panel se unen estructuralmente entre sí, lo que conduce a una pérdida parcial del área acústica conocida como empalme. El estado actual de la técnica acústica se fabrica sin empalmes y se conocen como revestimientos de empalme cero. Por ejemplo, la evolución del ancho de los empalmes en la familia Airbus varía desde tres empalmes de aproximadamente 15 cm para el Airbus A320 hasta un revestimiento de empalme cero para el Airbus A380 . [2]
Rendimiento acústico
El rendimiento de los revestimientos acústicos se puede verificar en bancos de pruebas experimentales dedicados, [3] mediante prototipos virtuales o mediante pruebas en tierra en motores a escala real. [4] Tanto este tipo de pruebas como las simulaciones permiten determinar la atenuación acústica en el campo lejano. Además, el rendimiento acústico está vinculado a la impedancia acústica, que se puede medir con una de las siguientes técnicas:
Todas estas metodologías miden la impedancia normal del revestimiento. Sin embargo, solo las instalaciones de conductos de flujo y el método in situ permiten la medición de la impedancia en presencia del flujo rasante que puede afectar a la propia impedancia. [5] Además, el método in situ es el único capaz de medir la impedancia directamente en revestimientos acústicos a escala real. [4] [7]
Referencias
^ Murray, P., Ferrante, P., y Scofano, A., La influencia de las ranuras de drenaje de los paneles acústicos de las góndolas de las aeronaves en la atenuación de los conductos. En la 13.ª Conferencia de Aeroacústica AIAA/CEAS (28.ª Conferencia de Aeroacústica AIAA), 2007.
^ Kempton, A, "Revestimientos acústicos para motores aeronáuticos modernos", 15º Taller CEAS-ASC y 1er Taller científico de X-Noise EV, 2011.
^ Ferrante, PG, Copiello, D., y Beutke, M.. Diseño y verificación experimental de revestimientos acústicos de “empalme cero real” en el equipo modular de adaptación de instalaciones de ventiladores universales (UFFA)”. En la 17ª Conferencia de Aeroacústica AIAA/CEAS, AIAA-2011-2728, Portland, OR.
^ ab Schuster, B., Lieber, L., y Vavalle, A., Optimización de un revestimiento de entrada sin costuras utilizando un método de predicción validado empíricamente. En la 16.ª Conferencia de Aeroacústica AIAA/CEAS, Estocolmo, Suecia.
^ ab Jones, MG, Tracy, MB, Watson, WR y Parrott, TL, Efectos de la geometría del revestimiento en la impedancia acústica. Documento AIAA, 2446, 2002.
^ Dean, PD, Un método in situ de medición de impedancia acústica de paredes en conductos de flujo , Journal of Sound and Vibration, n.º 34 (1), 1974
^ Gaeta, RJ, Mendoza, JM y Jones, MG, Implementación de técnicas de impedancia in situ en un sistema de motor aeronáutico a escala real. En 13.ª Conferencia de Aeroacústica AIAA/CEAS, artículo AIAA 2007 (vol. 3441).
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