Non solo quindi misure per fronteggiare e tutelarsi dalle problematiche di salute, danni all'udito, difficoltà nel sonno e malattie cardiache per le persone sottoposte ai sorvoli delle flotte aeree, ma anche, a seguito dello spostamento dell’aria generato dai motori e dalla “volume-massa” che un aereo innesca. Una pressione rilevante, che si propaga, si traduce anche in un suono penetrante, attivando una energia meccanica: con intense e prolungate vibrazioni.
Esistono tecniche adeguate al fine di insonorizzare tetti, pareti,
soffitti per mitigare gli effetti sonori e le stesse pervasive vibrazioni? Probabilmente
si, ma sono state attivate?
Gli studi e le analisi del CORDIS (COmmunity Research and
Development Information Service) (servizio comunitario di informazione in
materia di ricerca e sviluppo) rappresentano uno spazio informativo dedicato
alle attività europee di ricerca e sviluppo (R&S). Il servizio Comunitario
di Informazione in materia di Ricerca e Sviluppo (CORDIS) è la principale fonte
della Commissione europea in merito ai risultati dei progetti finanziati dai
programmi quadro dell’UE per la ricerca e innovazione.
La questione non è solo come insonorizzare una casa per
difendersi dall’impatto acustico, dalle vibrazioni, delle onde del vortex
strike degli aeromobili in basso sorvolo. La propagazione delle onde acustiche
dei propulsori, da sonore esterne a quelle verso l’interno delle fusoliere e accomuna
quindi le frequenze sonore, ad elevata e bassa frequenza. Dalle frequenze
udibili nello spettro del non udibile, intensificando e potenziando, in modo considerevole
l’impatto acustico dei rumori degli aerei.
“Tecnologie all’avanguardia per ridurre le vibrazioni e il
rumore nei business jet
La qualità e il comfort dei voli nei business jet vengono
disturbati dal rumore e dalle vibrazioni. Un’iniziativa dell’UE ha introdotto
nuove tecnologie per ridurre tali disturbi.
Negli aeromobili le vibrazioni sono tipicamente generate da
motori che ruotano ad alta velocità e da carichi aerodinamici sulle fusoliere.
Il motore è anche una delle principali fonti di rumore.
Esistono due principali sfide correlate per lo sviluppo di
nuovi velivoli: «In primo luogo, il comfort dei passeggeri andrebbe
continuamente migliorato», commenta Michael Loupis, coordinatore del progetto
TAVAC, finanziato dall’UE. «In secondo luogo, con l’introduzione di motori
aeronautici più potenti ed efficienti e l’adozione di nuove cellule leggere,
l’intensità delle vibrazioni del motore e della cellula aumenta, mentre la
capacità di smorzamento della fusoliera viene ridotta, creando così una
barriera al miglioramento dell’efficienza di cellula e motore».
Nuove tecniche di annullamento delle vibrazioni e del rumore
I partner del progetto hanno sviluppato un sistema di
controllo attivo delle vibrazioni (AVCS, Active Vibration Control System), che
utilizza supporti per motore attivi per accogliere le vibrazioni del motore, e
hanno simulato e virtualmente dimostrato le prestazioni operative dell’AVCS su
un aeromobile a grandezza naturale per ridurre in modo sostanziale la pressione
acustica della fusoliera. L’obiettivo di riduzione di 15 dB è stato superato
utilizzando un numero minimo di attuatori. I ricercatori hanno proposto un
attuatore piezoelettrico disponibile in commercio per i parametri di
installazione della configurazione antivibrazioni. «L’installazione dell’AVCS
proposto ha avuto scarso effetto sulla rigidità del supporto esistente e ha
funzionato con requisiti di alimentazione quasi trascurabili», osserva Loupis.
I membri del gruppo hanno progettato un sistema di
annullamento attivo del rumore (ANCS, Active Noise Cancelation System), per
ridurre il disagio derivante dal rumore nell’area passeggeri, che comprendeva
altoparlanti, microfoni e dispositivi di legge per il controllo del volo
incorporati, che è stato poi integrato all’interno di ciascun sedile del
passeggero. Hanno implementato e testato sperimentalmente l’ANCS in una
configurazione di due sedili per tre passeggeri faccia a faccia all’interno di
un modello di cabina, basato su un algoritmo convenzionale per motivi di
affidabilità e semplicità. Il gruppo ha testato l’ANCS rispetto a diversi
segnali di rumore. Esso fornisce una riduzione di almeno 10 dB del rumore della
velocità di rotazione del motore e il potenziale per una riduzione del rumore
complessiva di 15 dB in condizioni specifiche. Il peso complessivo, inclusi
controller gate array programmabile sul campo, microfoni, altoparlante,
amplificatori e alimentatore, non supera i 9 kg.
Gli ingegneri hanno anche sviluppato un AVCS per ridurre le
vibrazioni aerodinamiche trasferite all’area passeggeri attraverso il pavimento
della fusoliera. Quando si utilizzano attuatori disponibili in commercio, la
massa ausiliaria richiesta supera i limiti di peso forniti per tentare una
riduzione, poiché la rigidità dell’attuatore ha impedito di regolare
liberamente lo smorzatore a massa sintonizzato a rigidità variabile semi-attivo
(SATMD) inizialmente sulla modalità target. Inoltre, lo stack piezoelettrico
non è ottimizzato e, se regolato su modalità inferiori, le prestazioni non sono
ottimali; tuttavia, con una massa ausiliaria maggiore, si ottengono riduzioni
fino a un massimo di 6 dB. Loupis continua: «Le prestazioni dell’attuatore
personalizzato consentono di ottenere riduzioni maggiori, poiché possiamo
regolare il SATMD sulla modalità target utilizzando la massa ausiliaria entro
il limite di peso».
Vantaggio competitivo grazie alle migliorate prestazioni
dell’aeromobile e al comfort dei passeggeri
«L’acustica, le vibrazioni e le tecnologie di controllo del
rumore proposte da TAVAC sono molto promettenti, perché miglioreranno il
comfort dei passeggeri, la qualità dei viaggi aerei e i servizi forniti, e
offriranno un vantaggio competitivo per i nuovi aeromobili commerciali e
regionali», conclude Loupis. «Miglioreranno anche le prestazioni degli
aeromobili e l’efficienza del carburante». Si prevede che il progetto avrà un
impatto importante sullo sviluppo di tecnologie applicate per migliorare le
prestazioni degli aeromobili, una priorità chiave del programma Clean Sky e di
Flightpath 2050 dell’UE.”
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