Investigação experimental do efeito da geometria dos orifícios de liners na sua impedância acústica

Abstract

O ruído gerado pelo fan dos motores de aeronaves do tipo turbofan constitui uma das principais fontes de ruído em voos comerciais. Esse ruído apresenta uma componente tonal associada à frequência de passagem das pás, cujo componente, sem a devida atenuação, é responsável por grande incômodo acústico. Para mitigá-lo, acoustic liners são instalados nas paredes da nacele dos motores turbofan. A construção mais comum de liners para turbofan consiste em uma estrutura do tipo colmeia posicionada entre uma placa rígida (backplate) e outra perfurada (face sheet), onde os liners têm sua caracterização acústica descrita pela impedância acústica, que depende diretamente das características geométricas de seus componentes. Portanto, a caracterização da impedância acústica de liners deve ser realizada em condições de operação similares às encontradas em motores turbofan. Técnicas experimentais foram desenvolvidas pela comunidade científica para, por meio de bancadas de testes dedicadas a esses ensaios, obter a impedância acústica de liners, sendo essas técnicas comumente chamadas na literatura de métodos de edução de impedância. Embora muitos fatores que influenciam a impedância acústica de liners já tenham sido identificados, o tema ainda é objeto de intensa investigação, com diversas questões em aberto. O objetivo do presente estudo é investigar experimentalmente, utilizando a bancada de edução de impedância da UFSC, a influência da geometria dos orifícios da face sheet na impedância acústica. Para isso, foram manufaturadas duas amostras de liner, nas quais a face sheet e o núcleo constituem uma única peça, além de quatro amostras com face sheet separada, permitindo analisar um total de cinco geometrias distintas de orifícios. Para garantir a conformidade com a geometria projetada, realizou-se uma análise dimensional utilizando tomografia e estereoscopia, possibilitando avaliar a geometria real das amostras. Por fim, as diferentes geometrias foram submetidas a ensaios sob distintas condições de escoamento e excitação sonora. Algumas geometrias apresentaram desvios em relação ao projeto devido ao processo de fabricação; ainda assim, os resultados acústicos mostraram-se coerentes com as geometrias reais, permitindo uma análise robusta da influência da geometria dos orifícios.