As fabricantes de aviões comerciais têm sido pressionadas a reduzir o ruído gerado por suas aeronaves de modo a diminuir o incômodo e os impactos à saúde de pessoas que vivem próximas de aeroportos.
A fim de atender às rigorosas normas internacionais criadas para regulamentar essa questão, empresas como a Boeing, a Airbus, a Embraer e a Bombardier têm feito pesados investimentos em pesquisa e desenvolvimento com o intuito de identificar e minimizar as fontes de ruído dos aviões que projetam para torná-los mais silenciosos.
Um grupo de pesquisadores do Laboratório de Ciências Aeronáuticas da Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas (FEM-Unicamp) acaba de dar uma contribuição para que a indústria aeronáutica possa atingir esse objetivo.
Em parceria com engenheiros da Boeing dos Estados Unidos e do Brasil, os pesquisadores simularam computacionalmente o escoamento turbulento (quando as partículas de um fluido, como o ar, não se movem ao longo de trajetórias bem definidas) ao redor de um trem de pouso. Dessa forma, conseguiram identificar fontes de ruído que contribuem para que os trens de pouso sejam atualmente um dos principais componentes do barulho emitido pelas aeronaves comerciais durante a aterrissagem.
Os resultados do estudo, realizado no âmbito de um projeto, apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) na modalidade Jovens Pesquisadores em Centros Emergentes, e do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI) – um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) financiados pela fundação –, foram apresentados em conferência de aeroacústica no dia 5 de junho, em Denver, nos Estados Unidos, durante o Aviation Forum, promovido pelo Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica (Aiaa, na sigla em inglês).
“Conseguimos simular com alta fidelidade os aspectos físicos envolvidos na turbulência ao redor de um trem de pouso e, dessa forma, identificar algumas fontes de ruído nesse equipamento”, disse William Wolf, professor da FEM-Unicamp e coordenador do projeto, à Agência Fapesp.
Os pesquisadores utilizaram técnicas de computação paralela – em que computadores com centenas de núcleos de processamento realizam vários cálculos ao mesmo tempo – para simular o escoamento turbulento ao redor de um modelo simplificado de trem de pouso, chamado Lagoon.
Baseado no trem de pouso da aeronave A320, da Airbus, o LAnding Gear nOise database and CAA validatiON (Lagoon) representa os mecanismos de um trem de pouso real e tem sido estudado por diversos grupos de pesquisa, de diferentes países, no âmbito de um projeto com o mesmo nome.
O projeto foi lançado em 2006 pela Airbus em parceria com a agência aeroespacial da França (Onera), o Centro Aeroespacial Alemão (DLR) e a Universidade de Southampton, na Inglaterra, com o objetivo de avaliar técnicas de simulação de ruído em um trem de pouso simplificado.
A fim de validar as técnicas de simulações computacionais aeroacústicas, o consórcio desenvolveu e disponibilizou um banco de dados aerodinâmicos e acústicos – obtido em experimentos realizados por pesquisadores de instituições como a Onera – com o modelo simplificado de trem de pouso em túneis de vento (instalações em que é possível simular os efeitos do escoamento aerodinâmico ao redor de objetos).
“Comparamos os dados das nossas simulações computacionais com as medidas feitas durante esses experimentos com o Lagoon em túneis de vento e os resultados preliminares foram bastante concordantes. Os dados das simulações computacionais conseguiram reproduzir perfeitamente os resultados experimentais”, afirmou Wolf.
Para fazer as simulações, os pesquisadores da Unicamp utilizaram softwares desenvolvidos por engenheiros da Boeing e criaram outros voltados a realizar as análises aeroacústicas e os processamentos estatísticos. Por meio desses, eles analisaram os dados das simulações numéricas e conseguiram identificar estruturas do escoamento turbulento responsáveis pela geração de ruído no trem de pouso.
Uma das fontes principais de ruído são as cavidades no interior das rodas do trem de pouso, que têm funções de facilitar sua manutenção e permitir a refrigeração dos freios, impedindo que sobreaqueçam. “Detectamos que, sob determinadas frequências de turbulência, algumas dessas cavidades apresentam efeito de ressonância e geram um ruído intenso, que pode ser extremamente perturbador para o ouvido humano”, afirmou Wolf.
Trem de pouso real
De acordo com o pesquisador, além dessas cavidades, outras fontes principais de ruído de baixa e média frequência em trens de pouso são as rodas e os eixos do equipamento, e a interação dos escoamentos turbulentos com esses componentes. Um dos principais desafios para simular computacionalmente a turbulência em trem de pouso, segundo ele, é que o equipamento possui uma série de detalhes. Portanto, a ideia de usar um modelo simplificado, como o Lagoon, facilita as simulações. “Esse modelo representou um teste para verificar se éramos capazes de simular a turbulência e identificar as fontes de ruído no equipamento”, disse. Por meio de um novo projeto com a Boeing, eles pretendem estudar, agora, o trem de pouso do modelo de aeronave 777 fabricado pela empresa americana.
O primeiro autor do estudo, o estudante Túlio Rodarte Ricciardi, que realiza doutorado na Unicamp sob orientação de Wolf, está em um centro de pesquisa da Boeing, nos Estados Unidos, para dar início ao projeto. “A ideia é tentar identificar as fontes de ruído desse trem de pouso realístico, que apresenta um maior número de detalhes mais finos, como linhas de frenagem, e interações mais complexas no escoamento turbulento do que um modelo simplificado”, contou Wolf.
A partir dos resultados das simulações, os pesquisadores pretendem desenvolver técnicas de controle de escoamento turbulento que permitam reduzir o ruído produzido pelo trem de pouso e torná-lo mais silencioso.
Comunicação SEESP
Reprodução editada de matéria da Agência Fapesp/Elton Alisson
