Projeto de pesquisa

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IFSP

Francielle Macedo

26/09/2021

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INSTITUTO FEDERAL DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SÃO PAULO-
CAMPUS SÃO CARLOS
TECNOLOGIA EM MANUTENÇÃO DE AERONAVES

REDUÇÃO DE RUÍDO AERODINÂMICO NA FUSELAGEM DA
AERONAVE

FRANCIELLE LOHANE SILVA MACEDO
ORIENTADORA: DANIELA TERENZI

SÃO CARLOS
Junho /2019

SUMÁRIO

1- INTRODUÇÃO.........................................................................3

2- OBJETIVOS.............................................................................3

3- JUSTIFICATIVA.......................................................................4

4- REVISÃO TEÓRICA................................................................5

5- METODOLOGIA......................................................................9

6- RESULTADOS ESPERADOS.................................................10

7- CRONOGRAMA......................................................................10

7- BIBLIOGRAFIA........................................................................11

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1-INTRODUÇÃO
Hodiernamente, estamos cercados por ondas sonoras, desde uma nota musical
à um ruído incômodo. Tendo em vista que no âmbito aeronáutico, uma aeronave pode
atingir até mais de 120 decibéis (dB), principalmente quando está ligado os motores,
acima do que é confortável para audição humana, que é cerca de 50 dB, onde a partir
desses dB passa a ser um incômodo, esse efeito pode ser mais perceptível em lugares
como aeroportos e hangares, por serem ambientes que possuem maiores índices de
poluição sonora.
Vale ressaltar que as pessoas que trabalham nesse ambiente, são mais
suscetíveis a essa poluição sonora e dependo do tempo em que é exposto pode
acarretar prejuízos irreversíveis para audição, além disso não só as pessoas são
afetadas, como também o funcionamento e o desempenho de equipamentos podem ser
afetados por ele.
Esse incômodo vem principalmente dos motores quando estão em
funcionamento pleno e a sua fuselagem em menor, por possuir estruturas que
sobrepõem a fuselagem, a exemplificar, as superfícies de comando, trem de pouso e
até mesmo o acabamento da superfície da fuselagem. Tendo em vista tais
problemáticas, há a necessidade de reduzir o ruído aerodinâmico na fuselagem
diminuindo de forma significativa os ruídos produzidos pela aeronave.

2- OBJETIVOS
Objetivo geral
O objetivo geral desta pesquisa é entender o fenômeno sobre a redução de
ruídos aerodinâmicos na fuselagem da aeronave com o intuito de explicar os motivos
desse fenômeno apresentando formas de reduzi-lo.
Objetivo específicos
Para alcançar o objetivo geral, como objetivos específicos, pretende-se:
1. Analisar causas dos ruídos, lendo artigos e pesquisas sobre a redução de ruídos;
2. Verificar as origens desse fenômeno;
3. Procurar formas de reduzir.

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3- JUSTIFICATIVA
No passado como vemos em filmes antigos as aeronaves faziam barulhos tão
altos comparados com os que temos hoje em dia, mesmo que tenha diminuído de forma
significativa ainda continua sendo um incomodo para as pessoas que utilizam esse
meio de transporte ou que trabalham no ramo aeronáutico, pensando nisso a Comissão
Europeia através de um relatório aponta diversos fatores que querem aprimorar nas
aeronaves até 2050, um desses é a meta de reduzir 65% da emissão de ruídos, por
isso está pesquisa será feita, para ajudar as pessoas entenderem o que é o ruído
produzido pela fuselagem da aeronave, pois muitos podem pensar que está parte do
avião não faça barulho de forma significativa, mesmo assim, pensando no total da
aeronave tirando os motores que são a maior fonte de ruído, o segundo maior seria a
fuselagem.
Como diz o Yong et al., o problema do ruído na fuselagem foi identificado pela
primeira vez como uma barreira potencial ao ruído nos anos 1970 e os esforços foram
inicialmente focados no nível de ruído e na identificação das fontes de ruído através das
primeiras medidas de ruído das aeronaves1 com isso iniciou-se a procura de formas de
reduzir ou até controlar.

1 The airframe noise problem was first identified as a poten-tial noise barrier in the 1970s and efforts were
initially focusedon the noise level and identifying the noise sources through theearly aircraft flyover noise
measurements.

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4-REVISÃO TEÓRICA
A definição geral de ruído “Som estrepitoso provocado pela queda de um corpo
ou pelo choque entre corpos, estrondo, rumor, soído” (Dicionário Michaelis), pensando
na aeronave segundo a ANAC (2019):
O ruído aeronáutico é aquele oriundo das operações de
circulação, aproximação, pouso, decolagem, subida, taxiamento e
teste de motores de aeronaves. É um ruído intermitente ou não
estacionário, com elevados níveis sonoros na sua fonte, podendo
causar efeitos adversos sobre a população exposta a níveis
excessivos desse tipo de ruído.

Entende-se que esse fenômeno é um incomodo aos ouvidos humanos,
principalmente para aqueles que são expostos por um longo período, podendo ocorrer
a diminuição da audição.
As causas para que isso aconteça é principalmente o motor quando em
funcionamento pode até ultrapassar 120dB, sendo a maior fonte de ruído que se tem e
uma porcentagem menor na fuselagem onde o meio em que o avião voa, a velocidade
do ar contra a aeronave pode causar ruídos quando se encontra com barreiras como
por exemplo as superfícies de controle quando não estão niveladas à fuselagem, trem
de pouso e o ângulo de ataque da asa que causa a turbulência do fluxo do ar que
escoa pela fuselagem e na medida que o ângulo aumenta junto com o número de
Reynolds “razão entre as forças inercias e as forças viscosas do fluido” (Çengel,
Cimbala, 2015, p.350) o escoamento laminar passa a ser turbulento, ocorrendo o
descolamento da camada limite.

Figura 1. Escoamento laminar em um aerofólio.
Fonte: Dyke, M. V., 1982, p.19.

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O escoamento laminar é o “movimento altamente ordenado dos fluidos
caracterizado por camadas suaves de fluido” (ÇENGEL, CIMBALA, 2015, p. 11),
podemos ver isso mais facilmente na figura1, assim que o número de Reynolds começa
a aumentar e passa de do limite do laminar, entra na fase de transição e a aumentando
mais ainda passa a ser escoamento turbulento que é o “movimento altamente
desordenado dos fluidos que ocorre em altas velocidades e é caracterizado por
flutuações de velocidade” (ÇENGEL, CIMBALA, 2015, p. 11), na figura 2, vemos que no
bordo de ataque o escoamento começa laminar, mas devido ao ângulo de ataque
chega um momento que fica turbulento e se cria um movimento desordenado do ar.
Também podemos ver que há camadas de escoamento que não se cruzam ao logo do
eixo vertical e vemos que chega uma parte na qual háuma separação da camada
limite em que um fluido move-se sobre um superfície em repouso atingindo parada total
na superfície devido à condição de não escorregamento (ÇENGEL, CIMBALA, 2015,
p.9) ( figuras 3 e 4).

Figura 2. Escoamento turbulento em um aerofólio.
Fonte: DYKE, Milton V., 1982, p.19.

Figura 3. Ponto de separação da camada limite.
Fonte: ÇENGEL, CIMBALA., 2015, p. 9.

Figura 4. Característica da camada limite.
Fonte: ÇENGEL, CIMBALA., 2015, p. 9.

O descolamento da camada limite se dá em uma função do avanço da aeronave
contra a velocidade do ar na altitude em que está voando, principalmente na decolagem
quando a aeronave está com um ângulo de ataque alto e no pouso, diferente de
quando está em cruzeiro as camadas fluem de forma laminar (figura 1). Junto com o
escoamento turbulento, há também o arrasto definido como “a força que um fluido em
movimento exerce sobre um corpo na direção do escoamento” (Çengel; Cimbala, 2015,
p. 610), isso acontece quando a aeronave está decolando, pois seu ângulo e ataque
está alto com isso sua sustentação está relativamente baixa em comparação com o
arrasto enorme no momento.
A superfície da fuselagem e superfícies de comando, ou seja, a porosidade e o
material utilizado também são fatores que influenciam de forma menor na produção e
propagação de ruídos.
Os fatores que influenciam na produção de ruído citados acima, são para
entender como é gerado o ruído nas fontes, que são geralmente as cavidades que a
asa possui entre o slat, bordo de ataque e fuga, trem de pouso e spoilers. “Entre essas
fontes de ruídos, o trem de pouso e dispositivos de alta sustentação, incluindo o slat e o
flap, como os dois principais contribuintes de ruído na fuselagem2” (YONG, et al. 2013).

2 Amoung these noise sources, landing gears and high-lift devices including slat and flap were identified
as the two major airframe noise contributors.

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Em uma publicação de um jornal aeronáutico, Yong et al. demonstra diversas
formas de reduzir ou controlar o ruído, como o uso do Understray, que é uma
carenagem que pode ser sólida ou perfurada com escovas de borda ou com um
revestimento de redução de ruído, que é colocada na estrutura do trem de pouso,
deixando exposto apenas as rodas (figura 6), isso demonstrou uma redução de 10dB,
mas ele não é tão efetivo pensando nos outros componentes que ficam exposto podem
aumentar ainda mais os ruídos e também ele não é aplicável ao trem do nariz, visto que
o trem precisa de mobilidade para direcionar a aeronave, outra forma que é eficiente
citada por eles é no bordo de fuga do slat, com substituições transparentes do bordo,
com material poroso ou escovas de borda, foram usadas para aliviar a transformação
da turbulência do fluxo da camada limite em ondas sonoras propagadas3.

3 the noise control effects of different undertray fairings, including solid fairing, perforated undertray with
edge brushes and slotted undertray with cloth on the landing gear noise reduction

Figura 5 Configuração básica do trem de pouso
Fonte: YONG et al., 2013
Figura 6. Trem de pouso com o Undertray
Fonte: YONG et al., 2013.

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Também há um dispositivo flap criado de forma diferente, com o intuito de reduzir
o ruído sem comprometer o voo em cruzeiro ou características de stall, pela National
Aeronautics Space Administration (NASA), desenvolveu uma conexão do bordo de
fuga simples, desdobrável e formado com uma conexão flexível que faz uso de
materiais hiperelásticos para proporcionar uma transição geométrica suave de extensão
mínima entre o bordo de fuga e a asa4.

5- METODOLOGIA
A pesquisa proposta é bibliográfica, visto que o objetivo de uma pesquisa
bibliográfica “é feita a partir do levantamento de referências teóricas já analisadas, e
publicadas por meios escritos e eletrônicos, como livros, artigos científicos, páginas de
web sites” (Gerhardt; Silveira, 2009), utilizando publicações da área do tema proposto
ou relacionado a isto.
Ademais, será feito a compreensão do tema de início apontando os diversos
fatores que influenciam no surgimento do ruído, a seguir, apontar as origens desse
fenômeno na fuselagem e logo depois apresentar formas existentes de se reduzir os
ruídos na fuselagem.

4 NASA's Langley Research Center has developed a simple, deployable flap side edge-main element link
that reduces airframe noise while still enabling a clean cruise configuration.
Figura 7. Asa com flap de coneção flexível
Fonte: NASA, 2019.

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6- RESULTADOS ESPERADOS
Espero que essa pesquisa possa fazer com que as pessoas entendam como é
produzido o ruído na fuselagem do avião e que possa ajudar um aluno ou pessoa
interessada no tema para elaborar formar de reduzir o ruído aerodinâmico.

7- CRONOGRAMA
Esta pesquisa será feita de acordo com o quadro 6.1. Com o cronograma no
quadro 6.2 proposto abaixo das metas.
Quadro 6.1 Metas estabelecidas para a pesquisa.
METAS DESCRIÇÃO
1 Escolha do tema e pesquisa breve sobre o assunto para ter a
certeza de que tenha informações dele
2 Coleta de dados e informações sobre o tema
3 Organização dos dados a serem estudados
4 Realização de leituras para compor o embasamento teórico
5 Relatório Parcial (a ser entregue até 03/06/2019)
6 Feedback da professora (dia 10/06/2019)
7 Correção de erros e faltas apontadas pela professora
8 Elaboração do relatório final
9 Relatório Final (a ser entregue até 29/07/2019)

Quadro 6.2 Cronograma das metas

MESES- SEMANAS
METAS ABRIL MAIO JUNHO Julho
1ª 2ª 3ª 4ª 1ª 2ª 3ª 4ª 1ª 2ª 3ª 4ª 1ª 2ª 3ª 4ª
1

X X

X X X

X X X X X
8

X
9

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8-BIBLIOGRAFIA
ANAC, Agência Nacional de Aviação Civil. Ruído aeronáutico. Disponível em :
<https://www.anac.gov.br/assuntos/paginas-tematicas/ruido-aeronautico> Acessado em:
09 de maio de 2019

CIMBALA, J. M.; ÇENGEL, Y. A.; tradução: Saltara, F.; Baliño, Jorge L.; Burr, Karl P.Mecânica dos fluidos: Fundamentos e aplicações. 3 ed. Porto alegre: Bookman,
2015.

Dyke, M. V. An Album of Fluid Motion. 13 ed. Stanford: The Parabolic Press, 2011.

MICHAELIS. Ruído. Dicionário online. Disponível em:
<http://michaelis.uol.com.br/busca?r=0&f=0&t=0&palavra=ruido+> Acesso em: 16 de junho de
2019.

NASA, National Aeronautics and Space Administration. Unique flap device for
airframe noise reduction. Disponível em : <https://technology.nasa.gov/patent/LAR-
TOPS-238> Acesso em: 29 de abril de 2019.

SENADO FEDERAL. Sintomas vão da dor de cabeça à perda da audição e pressão
alta. Disponível
em:<https://www.senado.gov.br/noticias/jornal/cidadania/PoluicaoSonora/not03.htm>
Acesso em: 16 de junho de 2019.

UNIVERSIDADE FEDERL DO RIO GRANDE DO SUL (UFRGS). GERHARDT, T. E.;
SILVEIRA, D. T. (Org). Métodos de Pesquisa. 1 ed., 2009. Porto Alegre: Editora da
UFRGS, 2009. Disponível em:
<http://www.ufrgs.br/cursopgdr/downloadsSerie/derad005.pdf> Acessado em: 16 de
junho de 2019.
https://www.anac.gov.br/assuntos/paginas-tematicas/ruido-aeronautico
http://michaelis.uol.com.br/busca?r=0&f=0&t=0&palavra=ruido+
https://technology.nasa.gov/patent/LAR-TOPS-238
https://technology.nasa.gov/patent/LAR-TOPS-238
https://www.senado.gov.br/noticias/jornal/cidadania/PoluicaoSonora/not03.htm
http://www.ufrgs.br/cursopgdr/downloadsSerie/derad005.pdf

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YONG, L; XUNNIAN, W; DEJIU, Z. Control strategies for aircraft airframe noise
reduction. Chinese Journal of Aeronautics, China, v. 26, 2 ed., abril de 2013, p. 249-
260. Disponível em:
<https://www.researchgate.net/publication/257439906_Control_strategies_for_aircraft_a
irframe_noise_reduction> Acesso em: 29 de abril de 2019.

https://www.researchgate.net/publication/257439906_Control_strategies_for_aircraft_airframe_noise_reduction
https://www.researchgate.net/publication/257439906_Control_strategies_for_aircraft_airframe_noise_reduction