Nuove tecnologie per motori di aeroplani più silenziosi

Per contenere le emissioni acustiche, nelle aree ad alte temperature dei motori aeronautici vengono attualmente utilizzati rivestimenti acustici perforati tradizionali. Ciononostante, l’attuale tecnologia di rivestimento del sistema di aspirazione del motore non è conforme ai requisiti termici e funzionali relativi ai gas di scarico a elevate temperature prodotti nelle turbine.

Nell’ambito del progetto HOSTEL (“Integration of a hot stream liner into the turbine exit casing (TEC)”), finanziato dall’UE, i ricercatori si sono prefissati l’obiettivo di sviluppare un modello di rivestimento acustico adatto all’involucro della tubazione di scappamento della turbina.

Il modello HOSTEL consisteva in un gruppo di lamiere di rivestimento superiori costituito da uno strato di schiuma metallica sottile unito a una lamiera di metallo perforata. Ricerche condotte in precedenza hanno dimostrato che questo tipo di struttura presenta buone prestazioni acustiche quasi del tutto indipendenti dai flussi e dalla temperatura. Lo strato di schiuma metallica viene quindi sottoposto a brasatura fino a ottenere una classica struttura a sandwich a nido d’ape e compresso in base a un livello prestabilito. Ciò consente di aumentare i livelli di resistenza acustica e di ridurre la non linearità del rivestimento relativamente alle variazioni sia di flusso sia di temperatura.

Gli scienziati hanno condotto numerose simulazioni su una cella del rivestimento di riferimento con un unico foro. Sono quindi stati calcolati svariati casi di flussi caratterizzati da velocità medie, temperature e parametri dei materiali delle schiume variabili allo scopo di studiare le variazioni in termini di prestazioni delle celle del rivestimento. L’attenzione degli scienziati è stata rivolta all’analisi dell’equilibrio in termini di potenza acustica, ovvero il rapporto della potenza acustica dispersa dalla cella rispetto alla potenza in ingresso.

I partecipanti al progetto hanno inoltre eseguito la brasatura sottovuoto dei campioni di prova. Sono stati condotti lavori intensivi finalizzati alla risoluzione dei problemi relativi all’interazione del materiale di brasatura con la schiuma di nichel.

I risultati dell’iniziativa HOSTEL dovrebbero aiutare i ricercatori a perfezionare un rivestimento acustico ibrido in base alle frequenze di passaggio delle pale del dimostratore del turbogetto a soffiante con riduttore Sustainable and Green Engine (SAGE) 4, che presenta una turbina a bassa pressione.

Le ricerche condotte nell’ambito del progetto HOSTEL dovrebbero contribuire allo sviluppo di rivestimenti acustici in grado di soddisfare requisiti termici e funzionali, che rappresentano dispositivi estremamente importanti ai fini della creazione di aeromobili più silenziosi.