Estudo da geração de ruído aerodinâmico em sistemas de distribuição de ar condicionado de aeronaves

Abstract

O conforto em aeronaves vem se tornando cada vez mais crítico na competitiva indústria aeronáutica. O ruído interno é de grande interesse para estas empresas, pois pode causar desconforto aos passageiros, interferência na comunicação e fadiga da tripulação. O controle do conforto interno na cabine de aeronaves requer tratamento especial, pois, geralmente, implica em adição de peso, redução do volume da cabine ou redução de desempenho. Parte do ruído interno é causado pelo sistema de ventilação, no qual duas fontes de ruído podem ser identificadas: componentes ativos (ventiladores) e passivos (válvulas, curvas, etc.). O ruído dos componentes ativos é bem conhecido e pode ser resolvido facilmente. Ao projetar um sistema de distribuição, que consta dos componentes passivos, o projetista se depara com uma grande escassez de dados e ferramentas para a predição do ruído gerado pelo próprio sistema. Por vários anos pesquisadores têm procurado estabelecer correlações entre a perda de carga e o ruído gerado por tais componentes. O modelo semi-empírico para um componente simples proposto por Nelson e Morfey tem sido a base para o desenvolvimento de métodos para a predição de ruído aerodinâmico. Entretanto, o que se encontra na literatura é, na sua maioria, desenvolvido para sistemas de ventilação prediais, os quais possuem características diferentes dos sistemas em aeronaves. O presente trabalho provê o estudo, a validação experimental e a adaptação dos métodos de predição de ruído aerodinâmico em sistemas de distribuição de ar condicionado de aeronaves. Os resultados mostram que os métodos aqui propostos são mais precisos do que os métodos utilizados atualmente na indústria aeronáutica. Uma bancada experimental foi construída com o objetivo de validar tais métodos para diferentes componentes e gerar dados para uma ferramenta que utiliza como entrada apenas parâmetros básicos da engenharia de projeto

The personal comfort in aircrafts is becoming increasingly critical in the competitive aviation industry. The internal noise has become of great interest to those companies, because it can cause discomfort to passengers, interference with communication and crew fatigue. The control of cabin comfort requires special treatment, for it usually involves adding weight, reducing the cabin's volume or performance degradation. Part of the internal noise is caused by the ventilation system in which two noise sources can be identified: active (ie.: fans) and passive (ie.: valves, bends) components. The noise generated by the active components is well known and can be solved easily. When designing a distribution system, which consists of passive components, the designer is faced with a paucity of data and tools to predict the noise generated by the system itself. For several years researchers have sought to correlate the pressure drop in these components and the noise generated by them. The semi-empirical model for a simple component proposed by Nelson and Morfey has been the basis for the development of methods for predicting aerodynamic noise. However, the methods found in literature are mostly developed for ventilation systems in buildings, which have different characteristics compared to aircraft systems. The present work provides the study, experimental validation and adaptation of methods for predicting aerodynamic noise in an aircraft air-conditioning distribution system. The results show that the methods proposed here are more accurate than the ones currently in use. An experimental rig was built in order to validate such methods for different components and generate data for a tool that takes as input only the basic parameters of design engineering