Para medir o fluxo de ar e o som, as equipes de pesquisa do NASA Glenn Research Center utilizam instrumentos especiais, como velocimetria por imagem de partículas, anemometria de fio quente, espectroscopia Raman, microfones em arranjos faseados ou conjuntos de sondas em rotação contínua. A comunidade mundial dedicada à redução do ruído na aviação depende de dados de experimentos do NASA GRC para validar teorias e softwares de previsão de ruído.
Rotating Rake Mode Measurement System (RRMS)
Está ouvindo um tom incômodo vindo do motor turbofan? Os engenheiros podem recomendar um revestimento acústico avançado ou um sistema ativo de controle de ruído especialmente ajustado para reduzir esse som.
Para fazer isso corretamente, porém, são necessárias mais informações sobre o conteúdo modal do tom. Esse tipo de dado não pode ser medido com um microfone estacionário, razão pela qual os engenheiros do NASA Glenn foram pioneiros, na década de 1990, em procedimentos que utilizavam microfones rotativos.
Os Rotating Microphone Rakes têm sido utilizados por pesquisadores do NASA Glenn em uma grande variedade de testes, desde testes de prova de conceito em baixa velocidade no Advanced Noise Control Fan Rig e no 9- by 15-Foot Low Noise Wind Tunnel até testes em solo com motores turbofan de tamanho real.
Microfones em Arranjos Faseados
Em um sistema de arranjo faseado, os microfones são dispostos em uma configuração 1D, 2D ou 3D e, quando as medições sonoras desses microfones são processadas adequadamente, as fontes de ruído podem ser localizadas.
O NASA Glenn possui um sistema de microfones Array48, utilizado extensivamente para localizar fontes de ruído em escoamentos de jatos em escala reduzida, em um modelo de ventilador de rotor aberto contrarrotativo e até mesmo em um motor militar F404 de tamanho real. Com financiamento da NASA, foi desenvolvido um método para utilizar microfones incorporados ao duto do ventilador de um motor a fim de determinar a localização das fontes de ruído nas pás rotativas.
Velocimetria por Fio Quente, Filme Quente e Laser Doppler
Sabemos que ruídos tonais incômodos podem ser criados por perturbações periódicas, como quando a esteira de uma pá do ventilador interage com uma palheta estatora a jusante. Também sabemos que o ruído de banda larga é gerado quando um motor de aeronave ingere ar turbulento. Portanto, precisamos ser capazes de registrar medições detalhadas da velocidade do ar que passa por um propulsor experimental, para que possamos identificar as fontes de ruído e trabalhar para mitigá-las. Devemos utilizar instrumentos especiais, como sondas de fio quente e velocímetros laser Doppler (LDV), para medir a velocidade do ar a montante, a jusante e entre o rotor e o estator de um propulsor experimental. É possível criar gráficos das medições de velocidade, permitindo visualizar as perturbações criadas pelo rotor. Dados de fio quente e LDV são usados rotineiramente para validar cálculos empregados na estimativa do ruído de motores turbofan.
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