La contaminación acústica de los aviones podría amortiguarse con un diseño basado en alas de búho
Las alas de los búhos han inspirado nuevos diseños para las alas de los aviones que ayudan a reducir drásticamente la contaminación acústica.
El ‘ruido de borde posterior’ es la fuente dominante de sonido de los motores aeronáuticos y de turbina, como los de los aviones, drones y turbinas eólicas.
Investigadores de la Universidad Xi’an Jiaotong en China utilizaron las características de las alas de los búhos para diseñar diseños aerodinámicos que ayudan a reducir significativamente el ruido del borde de salida.
«Los búhos nocturnos producen alrededor de 18 decibelios menos de ruido que otras aves a velocidades de vuelo similares debido a la configuración única de sus alas», dijo el autor del estudio, Xiaomin Liu.
«Además, cuando el búho atrapa una presa, la forma de las alas también cambia constantemente, por lo que el estudio de la configuración del borde del ala durante el vuelo del búho es de gran importancia».
El ruido del borde de fuga se genera cuando el flujo de aire pasa a lo largo de la parte posterior de un perfil aerodinámico. El flujo forma una capa turbulenta de aire a lo largo de las superficies superior e inferior del perfil aerodinámico, y cuando esa capa de aire fluye de regreso a través del borde de salida, se dispersa e irradia ruido.
Estudios previos exploraron los bordes de salida dentados y descubrieron que las dentadas reducen efectivamente el ruido de la maquinaria giratoria. Sin embargo, la reducción de ruido no era universal y dependía en gran medida de la aplicación final.
“En la actualidad, el diseño de las palas de las turbomáquinas giratorias ha madurado gradualmente, pero la tecnología de reducción de ruido todavía se encuentra en un cuello de botella”, dijo Liu.
“Las capacidades de reducción de ruido de las estructuras de diente de sierra convencionales son limitadas, y es necesario proponer y desarrollar algunas nuevas estructuras de borde de salida no suaves para aprovechar aún más el potencial de la reducción de ruido biónico”.
El equipo utilizó un software de cálculo y análisis de ruido para realizar una serie de estudios teóricos detallados de perfiles aerodinámicos simplificados con características que recuerdan a las alas de un búho. Aplicaron sus hallazgos para suprimir el ruido de la maquinaria giratoria.
La mejora de las condiciones de flujo alrededor del borde de fuga y la optimización de la forma del borde suprimieron el ruido. Se encontró que las estrías asimétricas reducen el ruido más que sus contrapartes simétricas.
La reducción de ruido varió con las diferentes condiciones operativas, por lo que los investigadores creen que los diseños de perfiles aerodinámicos deben evaluarse más a fondo en función de su aplicación específica.
Las turbinas eólicas, por ejemplo, tienen entornos de flujo de entrada complejos, que requieren una tecnología de reducción de ruido más general. Examinar las técnicas de reducción de ruido bajo la influencia de diferentes flujos entrantes haría que sus conclusiones fueran más universales.