¿Por qué la tecnología emergente del motor de aviones eléctricos suena tan molesta, y cómo solucionarla?
La plataforma de prueba del ventilador de los ceñidos de BLI dentro de la cámara anecoica de la Universidad de Bristol, con un ventilador conducido montado en la placa S curva y una matriz de micrófono superior para mediciones aerocústicas. Crédito: Dr. Feroz Ahmed
Los científicos de la Universidad de Bristol en colaboración con la Universidad de Salford han descubierto la causa raíz detrás del ruido particularmente irritante producido por los motores de ingestación de la capa límite (BLI), una tecnología clave en futuros aviones eléctricos e híbridos.
Sobre la base de trabajos anteriores que identificaron fuentes de ruido generales en los sistemas BLI, esta última investigación, publicada en la acústica de NPJ, se sumerge más profundamente en la física de la generación de sonido aerodinámico, revelando cómo el flujo de la capa límite turbulenta interactúa con los componentes giratorios de ventilador y conducto para producir dos señales acústicas distintas y perceptualmente poco locales.
La clave de esta investigación es una evaluación basada en la mecánica fluida que descubre el origen aerodinámico fundamental de dos tipos diferentes de patrones de ruido de banda ancha, conocidas como “pido”, características espectrales que afectan la forma en que se percibe el ruido.
En acústica, “Haystacking” describe el efecto de los campos de sonido tonales de dispersión de flujo turbulento, lo que hace que la energía de un tono específico se extienda a través de una gama más amplia de frecuencias.
El estudio muestra que a bajo empuje (durante el crucero), la succión del ventilador más débil permite que el flujo de la capa límite del fuselaje permanezca en gran medida intacto. En este régimen, la ingestión de flujo se rige por la distorsión de flujo inducida por la curvatura del fuselaje, que expone solo las puntas de la cuchilla a estructuras de flujo turbulento de bajo momento.
Dado que la contribución acústica del conducto domina a un bajo empuje, el mecanismo de generación de ruido primario es la interacción entre el flujo turbulento y el campo acústico interno del conducto, que resulta en el “cajón del conducto”.
La plataforma de prueba del ventilador de los ceñidos de BLI dentro de la cámara anecoica de la Universidad de Bristol, con un ventilador conducido montado en la placa S curva y una matriz de micrófono superior para mediciones aerocústicas. Crédito: Dr. Feroz Ahmed
Con un empuje alto (durante el despegue), la fuerte succión del ventilador interrumpe el flujo de la capa límite de la ausencia, produciendo una distorsión del flujo inducida por el ventilador que se basa en estructuras de flujo turbulento altamente injusto y altamente inadecuado en una porción más grande de la espada de la cuchilla.
Esta intensa interacción entre el flujo distorsionado inducido por el ventilador y las cuchillas giratorias conduce a un “pajar de ventilador”, donde el flujo inestable se corta repetidamente por las cuchillas giratorias por una gran parte de la trama giratoria de la cuchilla.
El investigador principal, el Dr. Feroz Ahmed, con sede en la facultad de ciencia e ingeniería de Bristol, mientras realizaba este estudio, dijo: “Estas dos firmas de sonido ocultas, que están en marcha, hacen que los futuros motores de aviones integrados se sientan perceptualmente irritantes, no solo fuertes.
“Al vincular los patrones de ingestión de flujo turbulento con la forma en que las personas perciben el ruido, estamos dando a los ingenieros las herramientas para diseñar aviones futuros que suenan realmente tan tranquilos como se ven”.
Estas ideas ofrecen una nueva hoja de ruta para diseñar motores integrados que suenen más tranquilos, no solo miden más tranquilos, un paso vital para mejorar la aceptación pública de futuros aviones de movilidad aérea urbana.
Utilizando una configuración de túnel de viento de alta fidelidad que replica las condiciones del mundo real, los investigadores reunieron datos detallados de flujo y ruido en los regímenes de vuelo utilizando instrumentación avanzada, incluida la anemometría de alambre caliente, los sensores de presión y los micrófonos de campo lejano. Esto les permitió aislar y conectar cada firma de ruido (pajar) a su causa aerodinámica y su impacto en la percepción humana.
Configuración de medición de alambre caliente para una configuración BLI, con un ventilador de conductos instalado adyacente a una superficie de fuselaje curvado. La configuración permite el análisis de campo de velocidad de alta resolución para descubrir el origen aerodinámico del patrón de ruido de pajar y su vínculo con el ruido percibido. Crédito: Dr. Feroz Ahmed
Las implicaciones de esta investigación son de gran alcance.
Estas ideas proporcionan una guía de diseño procesable tanto para los aviones de transporte a gran escala, como el Airbus Zeroe, Onera Nova, NASA/MIT Aurora D8, Airbus Nautilus y MITSAX-40, y para los fabricantes de los fabricantes de la próxima generación de Airctuals de Aircraft (EVTOL) en el sector de los esfuerzos Urban Airban (UAM). 2050 Objetivo de reducir el ruido de la aeronave en un 65%.
Estos hallazgos podrían ayudar a diseñar motores perceptualmente más tranquilos para futuros aviones eléctricos y taxis aéreos.
El equipo ahora planea desarrollar estrategias de control aerodinámica y acústica para reducir el pajar de los fanáticos y los conductos. También buscan expandir este análisis a otros conceptos de propulsión que involucran la ingestión de flujo turbulento, con el objetivo de dar forma al futuro de la aviación tranquila.
Más información: Feroz Ahmed et al, caracterización de aeroacústica y psicoacústica de una capa límite que ingiere ventilador conducido, Acoustica NPJ (2025). Doi: 10.1038/s44384-025-00010-z
Proporcionado por la Universidad de Bristol
Cita: ¿Por qué la tecnología emergente del motor de aviones eléctricos suena tan molesta, y cómo solucionarlo (2025, 15 de mayo) recuperado el 15 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-emerging-electric-ircraft-technology-annoying.html
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