Provocan más ruido las hélices sobre el suelo: Investigadores

Investigadores del equipo de Aeroacústica de la Universidad de Bristol, Reino Unido, midieron los efectos que provoca el suelo en cuanto al ruido producido por las hélices de aeronaves.

En los hallazgos, publicados en Journal of Sound and Vibration, revista científica en el campo de la acústica, el equipo encontró claras diferencias en las características de ruido de las hélices cuando están sobre el suelo, bajo el “efecto de tierra”, en comparación cuando funcionan de manera normal a mayor altitud.

Observaron un aumento general del ruido al medir en ángulos sobre el suelo, siendo los efectos de interacción hidrodinámica y acústica un factor clave para las tendencias generales del ruido.

Se espera que esta investigación, probada en instalaciones del túnel de viento aeroacústico, pueda informar estrategias para reducir el ruido de las aeronaves durante el despegue o aterrizaje, ya sea cambiando el diseño de las plataformas de aterrizaje o modificando el diseño de las arquitecturas de aeronaves propuestas.

Liam Hanson, autor principal de la investigación, explicó que a la luz de la necesidad de una aviación más ecológica, ha habido un impulso en la industria de la aviación para desarrollar aviones electrificados.

“Hay muchos beneficios potenciales de los aviones eléctricos que han sido identificados por una variedad de compañías en todo el mundo, incluidos todos los principales fabricantes de aviones”.

Sin embargo, para que los servicios aéreos urbanos, como los taxis aéreos, se conviertan en una realidad dentro de los límites de la ciudad, los ingenieros deben abordar el problema de la contaminación acústica generada por las hélices, indicó Hanson.

Un subconjunto importante de aeronaves eléctricas que se está desarrollando tiene como objetivo la movilidad aérea avanzada (AAM), estos aviones se pueden considerar en términos generales para entrar en tres categorías diferentes.

El primero, es un avión eléctrico de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL), que se centra en aplicaciones de movilidad aérea urbana (UAM), como taxis aéreos, traslados de pacientes, viajes de techo a techo dentro de las ciudades y traslados al aeropuerto.

La segunda categoría, es el avión eléctrico convencional de despegue y aterrizaje (eCTOL), que se está desarrollando para la movilidad aérea regional (RAM), la cual se enfoca en entregas de carga, vuelos de corto alcance y transferencias de pasajeros desde regiones rurales.

Los aviones eléctricos más reconocibles, los pequeños sistemas de aeronaves no tripuladas (sUAS) o los drones, pueden considerarse la tercera categoría, que se centra en la videografía, la entrega de paquetes pequeños y la transferencia de suministros médicos.

Cada una de estas categorías de aviones eléctricos a menudo utiliza hélices o rotores para generar empuje para despegar y aterrizar; de manera crucial, las aeronaves eVTOL están operando en áreas urbanas con grandes poblaciones y, como resultado, el ruido generado por la aeronave es fundamental para comprender y reducir si se quiere que la UAM sea posible.

Las hélices utilizadas por la aeronave son más pequeñas que las de los helicópteros que han estado en uso durante años, por lo general tienen un diámetro mucho más pequeño y giran a velocidades más altas; como resultado, las características del ruido son muy diferentes a los conocimientos existentes, por lo que se requiere más investigación.

Mientras los aviones eVTOL y los pequeños sistemas de aeronaves no tripuladas (sUAS) despegan o aterrizan desde un techo o plataforma de aterrizaje, es probable que las hélices experimenten el efecto suelo, un fenómeno aerodinámico que cambia el rendimiento de las hélices.

Este cambio en la aerodinámica de la hélice, dentro de Ground Effect, cambia el rendimiento acústico de las hélices y provoca interacciones complejas.

“Nuestra investigación buscó responder por primera vez qué sucede con el ruido de la hélice mientras opera en Ground Effect, cuáles son las interacciones acústicas y aerodinámicas clave que son más importantes de comprender; por primera vez  medimos el ruido de las hélices a pequeña escala durante el despegue y el aterrizaje mientras interactúan con el suelo, está claro que podemos esperar aviones eVTOL más ruidosos durante el despegue y el aterrizaje si no se tienen en cuenta las complejas interacciones con el suelo”, aseguró Liam Hanson.

Basándose en su nueva comprensión del ruido de la hélice en Ground Effect, ahora están realizando pruebas adicionales sobre diferentes métodos para reducir potencialmente el ruido de todo el sistema, de acuerdo con los resultados de la investigación citada.