Instalações Experimentais

As equipes de pesquisa do Centro de Pesquisa Glenn da NASA realizam experimentos em instalações de nível mundial, como o Túnel de Vento de Baixa Velocidade de 9 por 15 pés (9 x15 LSWT), o Laboratório Aeroacústico de Propulsão (AAPL), a Bancada Acústica de Jato Quente Pequeno (SHJAR), a Bancada de Testes Acústicos de Bocais (NATR), o Turbofan de Pesquisa em Aeropropulsão DGEN (DART) e o Laboratório de Testes Acústicos (ATL).

Túnel de Vento de Baixa Velocidade 9×15 (9×15 LSWT)

O Túnel de Vento de Baixa Velocidade de 9 por 15 pés foi projetado especialmente para oferecer aos pesquisadores um ambiente controlado para estudar a aerodinâmica e a acústica de motores de aeronaves em condições de decolagem e pouso. Isso nos ajuda a reduzir o ruído nas comunidades próximas a aeroportos. Grandes modificações foram concluídas em 2019 para melhorar o escoamento e reduzir o ruído de fundo do túnel. Um novo rake de microfones móvel com 5 sensores ajuda a medir o som produzido por propulsores experimentais em escala. Saiba mais sobre as capacidades do 9 x 15 LSWT em nossa página de instalações.

Laboratório Aeroacústico de Propulsão (AAPL)

O Laboratório Aeroacústico de Propulsão (AAPL) é uma cúpula geodésica de uso duplo, com raio de 65 pés, usada para reduzir o ruído nas comunidades e realizar testes aeroacústicos de motores de aeronaves e de seus componentes. A área de testes dentro da cúpula pode ser configurada como câmara hemi-anecoica ou anecoica. Não há ecos na cúpula durante os testes porque 17,000 cunhas de fibra de vidro projetadas sob medida, com 2 pés de espessura, são montadas na superfície interna das paredes da cúpula e colocadas no piso e ao redor das bancadas de teste para absorver o som e evitar reflexões sonoras. Quando o AAPL foi construído, em 1993, era a primeira cúpula geodésica autoportante conhecida a incluir materiais para reduzir a transmissão de som através das paredes e absorver o som em seu interior. Atualmente, o AAPL abriga a Bancada de Testes Acústicos de Bocais (NATR), a Bancada Acústica de Jato Quente Pequeno (SHJAR) e o Turbofan de Pesquisa em Aeropropulsão DGEN 380 (DART). Saiba mais sobre as capacidades do AAPL em nossa página de instalações.

Bancada Acústica de Jato Quente Pequeno (SHJAR)

A SHJAR é uma das três bancadas instaladas dentro da cúpula anecoica do Laboratório Aeroacústico de Propulsão. Ela pode ser usada para testar bocais de fluxo único de até 5 cm de diâmetro, Mach 2.0 e 800 K. A SHJAR é uma ferramenta fundamental para conectar geometria do bocal, escoamento do jato e ruído. Projetos criativos de bocais são fabricados a baixo custo para esta bancada, e seu impacto no escoamento e no ruído é medido com técnicas de medição líderes mundiais. Pesquisadores do NASA Glenn vêm usando a SHJAR para desenvolver técnicas avançadas de medição de escoamento, como espalhamento Rayleigh, espalhamento Raman, Schlieren digital e velocimetria por imagem de partículas em tempo real. Arranjos tridimensionais de microfones foram instalados para mapear as fontes de ruído. Essas técnicas prometem desvendar alguns dos mistérios de como a turbulência causada pelo bocal gera ruído. Os dados desta bancada são usados para validar os códigos computacionais que estão sendo desenvolvidos para calcular o ruído de jatos. Códigos melhores de previsão de ruído ajudarão os engenheiros a projetar bocais mais silenciosos.

Entre os muitos feitos inéditos na pesquisa de jatos turbulentos realizados na SHJAR, foram feitas recentemente medições resolvidas no tempo da temperatura turbulenta usando métodos ópticos baseados em Raman, obtendo medições de alta frequência das flutuações de temperatura termodinâmica necessárias para completar os modelos de turbulência usados na transferência de calor, bem como no ruído de jatos. Em 2006, os pesquisadores usaram a primeira velocimetria por imagem de partículas resolvida no tempo para medir correlações espaço-temporais das velocidades turbulentas em jatos quentes, uma estatística de escoamento fundamental para a produção de ruído. A velocimetria resolvida no tempo também foi usada para mapear as velocidades de convecção da turbulência, outra métrica de escoamento exigida pela teoria do ruído de jatos, mas anteriormente indisponível em jatos quentes.

A SHJAR não é apenas um bom lugar para desenvolver técnicas avançadas de diagnóstico; ela também tem sido um bom banco de testes para explorar problemas canônicos do ruído de jatos, como o modo como a instalação do jato em uma aeronave altera o ruído produzido por ele. A interação jato-superfície, em que a pluma do jato interage com as asas, os flaps e a cauda de uma aeronave, foi identificada como um mecanismo de ruído fundamentalmente diferente em testes na SHJAR.

A maioria dessas técnicas de medição inovadoras e dos conhecimentos práticos sobre ruído, desenvolvidos primeiro na relativamente simples SHJAR, foi aplicada na Bancada de Testes Acústicos de Bocais (NATR), de alta fidelidade, localizada no mesmo espaço do Laboratório Aeroacústico de Propulsão. Saiba mais sobre as capacidades da SHJAR em nossa página de instalações.

Bancada de Testes Acústicos de Bocais (NATR)

A Bancada de Testes Acústicos de Bocais (NATR), um túnel de vento de jato livre, desempenha um papel fundamental na avaliação de conceitos de redução de ruído de jatos, de modo que apenas os conceitos mais promissores sejam selecionados para testes de motores em escala real. Modelos em escala de bocais de motores de aeronaves tanto militares quanto comerciais podem ser testados na NATR, uma das três bancadas de teste abrigadas no Laboratório Aeroacústico de Propulsão do NASA Glenn. A NATR pode simular condições de voo de decolagem e pouso até Mach 0.35. Um simulador de motor a jato com até três fluxos de ar, em diversas pressões e temperaturas, simula o escoamento de um motor turbofan para avaliar conceitos avançados de bocais. O arco de microfones acima mede simultaneamente o ruído de campo distante em todos os ângulos, permitindo a conversão precisa das medições para as de uma aeronave real sobrevoando. A NATR permite que os engenheiros avaliem diversos conceitos de redução de ruído de bocais com uma fração do custo e do tempo exigidos por um teste de motor em escala real.

Ao longo de seus 30 anos de história, a NATR foi a origem de muitos avanços importantes em ruído de jatos. Construída inicialmente para apoiar testes de ruído de jatos do programa High-Speed Research, voltado a aviões de passageiros supersônicos comerciais, a instalação já sediou muitos programas de teste liderados pela NASA e pela indústria. Os bocais com chevrons vistos hoje em aeronaves em operação foram "descobertos" pela primeira vez durante uma campanha de testes liderada pela NASA em 1997. Ao longo dos anos, a indústria usou a bancada para desenvolver métodos de previsão de ruído para projetos de curto prazo. A NASA explorou conceitos de baixo ruído para motores que ainda não estão disponíveis, como motores com sistemas de duplo ventilador. Testes recentes mediram o ruído provável de aviões de passageiros supersônicos, reduzindo o risco de que essas aeronaves singulares não sejam autorizadas a voar a partir dos aeroportos atuais. Os testes também apontam tecnologias para reduzir seu ruído, permitindo que os projetistas tornem as aeronaves mais eficientes e ambientalmente aceitáveis.

A capacidade de testar o bocal com escoamento de voo é fundamental, pois isso tem forte impacto no ruído produzido pela velocidade relativa entre o jato e o ar circundante, e é uma característica-chave que permite transformar diretamente as medições de ruído no que seria ouvido de um avião real sobrevoando. O grande tamanho do espaço anecoico ao redor da NATR também é essencial para medir o verdadeiro campo acústico distante do bocal do jato. A NATR, no Laboratório Aeroacústico de Propulsão, é uma das pouquíssimas instalações do mundo em que essas medições são possíveis, e a única em que diagnósticos de escoamento e acústica podem ser feitos na mesma bancada, uma capacidade essencial para compreender a relação entre escoamento do jato e ruído. Saiba mais sobre as capacidades da NATR em nossa página de instalações.[](https://www1.grc.nasa.gov/wp-content/uploads/NATR_2.png)

Turbofan de Pesquisa em Aeropropulsão DGEN (DART)

O DGEN 380 é o componente principal integrado ao Turbofan de Pesquisa em Aeropropulsão DGEN (DART) do Centro de Pesquisa Glenn da NASA. Ele funciona como um banco de testes experimental, flexível e relevante, para aeroacústica e desempenho aerodinâmico, fornecendo informações valiosas ao longo do processo de maturação tecnológica da NASA para diversas pesquisas multidisciplinares, que incluem ruído de turbofans, controles de motor, efeitos de instalação e tecnologias de medição.

Testes recentes foram concluídos em agosto de 2019 para desenvolver uma melhor compreensão das fontes de ruído de propulsão, a fim de permitir métodos aprimorados de previsão de ruído de turbofans e técnicas de mitigação de ruído. Medições acústicas simultâneas foram obtidas usando um arranjo circunferencial de sondas de tubo infinito na saída do bocal do núcleo, em conjunto com arranjos de microfones laterais e de campo distante. O extenso conjunto de dados permitirá a aplicação de métodos avançados de separação de fontes e de arranjos em fase para elucidar não só a estrutura do ruído do núcleo, mas também as características de propagação de outras fontes de ruído de propulsão. Saiba mais sobre as capacidades do DART em nossa página de instalações.

Laboratório de Testes Acústicos

O Laboratório de Testes Acústicos do NASA GRC é usado para apoiar as missões de exploração espacial humana e de pesquisa aeronáutica da NASA. O ATL é uma câmara de testes versátil que pode ser configurada como câmara anecoica ou hemi-anecoica. Material de borracha densa nas paredes e no teto do ATL absorve ou reflete o som externo. Cunhas de fibra de vidro com 34 polegadas de profundidade, que revestem as paredes e o piso, são projetadas para absorver 99% do som incidente acima de 100 Hz, o que ajuda a criar um ambiente ideal para medições acústicas. Uma sala de controle separada é anexada para abrigar equipamentos ruidosos ou pessoas necessárias à realização das medições.

O ATL já foi usado para quantificar as emissões de ruído de experimentos realizados na Estação Espacial Internacional, medir fontes e níveis de ruído de motores elétricos, calibrar equipamentos de microfone, medir a eficácia de revestimentos acústicos em modelos de motores de aeronaves e avaliar o posicionamento de motores sobre a asa para reduzir o ruído na decolagem e no pouso. Testes recentes no ATL também incluíram um modelo em escala da entrada de ar de um motor de aeronave supersônica e um ventilador de ventilação de cabine de espaçonave.

Para obter cópias de relatórios técnicos da NASA relacionados à pesquisa no Laboratório de Testes Acústicos, visite o NASA Technical Reports Server (NTRS).

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Fonte original: nasa.gov