Os motores a jato modernos ainda são um tanto quanto barulhentos, mas costumavam ser muito mais nas décadas passadas. E o Centro de Pesquisa Glenn da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço dos Estados Unidos (NASA – National Aeronautics and Space Administration) está na vanguarda dos esforços do país para reduzir o ruído dos motores das aeronaves há mais de 70 anos.
Durante este período, o centro construiu uma série de instalações de teste para realizar este trabalho, culminando no Laboratório de Propulsão Aeroacústica (AAPL – Aero-Acoustic Propulsion Laboratory), um centro de pesquisa de redução de ruído de classe mundial.
O AAPL, conhecido como “cúpula”, contém vários equipamentos de teste fechados em uma câmara grande e sem eco. A estrutura hemisférica exclusiva de 130 pés (39,6 metros) de diâmetro e 65 pés (19,8 metros) de altura se destaca no campus Glenn.
Feita de seções triangulares, seu interior é coberto por cunhas pontiagudas de fibra de vidro para amortecimento de som e um conjunto suspenso de microfones capturam dados de ruído do motor testado no local.
A propulsão a jato tem sido a pedra angular da pesquisa da NASA no Glenn desde o estabelecimento do centro como laboratório do Comitê Consultivo Nacional para Aeronáutica (NACA – National Advisory Committee for Aeronautics) no início da década de 1940. As melhorias do laboratório nas primeiras gerações de motores turbojato do país contribuíram para tornar possíveis os primeiros aviões a jato em meados da década de 1950.
No entanto, os aviões a jato são muito mais barulhentos do que os seus homólogos com motores a pistão, e as comunidades próximas dos aeroportos começaram a se queixar do aumento do ruído. O centro começou a estudar suas causas no início da década de 1950.
Como é difícil avaliar o ruído nos túneis de vento e nas câmaras de teste normalmente usadas para testar motores, os pesquisadores do Glenn montaram motores em suportes simples de aço perto do hangar do laboratório e colocaram microfones ao redor deles para medir os níveis de ruído.
Os pesquisadores descobriram que a principal fonte de ruído não eram os elementos mecânicos dos motores, mas a mistura da atmosfera fria do exterior com o fluxo estreito e de alta velocidade de gases de escape quentes do motor. Em resposta, os pesquisadores testaram designs exclusivos de bicos e ejetores e trabalharam para equilibrar os efeitos do hardware de redução de som no desempenho e no peso do motor.
A introdução de motores turbofan, que ofereciam maior eficiência e reduziam os níveis de ruído, provou ser um avanço na década de 1960. Mas com mais aviões comerciais, novos padrões da Agência Federal de Aviação (FAA – Federal Aviation Administration) e um interesse crescente em aeronaves de decolagem e pouso vertical e curto (V/STOL – Vertical and Short-TakeOff and Landing), era necessária uma pesquisa contínua sobre redução de ruído.
No final dos anos 1960 e início dos anos 70, a NASA construiu um novo e mais robusto conjunto de bancadas de teste ao ar livre em locais do campus Glenn para estudar o ruído dos fans (ventiladores frontais dos motores), incluindo três plataformas no local do atual APPL.
A Instalação de Sustentação Motorizada (PLF – Powered Lift Facility) foi adicionada ao local em 1986 para fornecer dados sobre conceitos V/STOL. Reclamações da comunidade local sobre os níveis de ruído da PLF, contudo, levaram à suspensão dos testes em 1989.
Em 1990, a NASA iniciou o programa Pesquisa de Alta-Velocidade (HSR – High-Speed Research) para desenvolver tecnologias para transporte supersônico, então o Glenn começou a projetar o Equipamento de Teste Acústico de Bocal (NATR – Nozzle Acoustic Test Rig), um túnel de vento de 53 polegadas (1,35 metro) de diâmetro que poderia testar o desempenho acústico e aerodinâmico dos bocais.
Esses testes eram inerentemente barulhentos, então o centro decidiu construir uma estrutura para cobrir tanto a PLF quanto o NATR.
A nova instalação foi concluída em 1991 e denominada Laboratório de Propulsão Aeroacústica (AAPL – Aero-Acoustic Propulsion Laboratory). Sua cúpula geodésica não apenas evita a saída de ruído da instalação, mas também protege contra sons externos e intempéries meteorológicas.
O NATR (Equipamento de Teste Acústico de Bocal) tornou-se o carro-chefe do centro para testes acústicos. Além do programa HSR, o NATR também realizou testes para o programa Tecnologia Subsônica Avançada (Advanced Subsonic Technology) e conduziu o primeiro teste bem-sucedido de um bocal chevron (bocal conhecido pelo formato serrilhado) em 1997.
O equipamento Ventilador de Controle Avançado de Ruído (ANCF – Advanced Noise Control Fan) e o Equipamento Acústico Pequeno de Jato Quente (SHJAR – Small Hot Jet Acoustic Rig) foram adicionados em meados da década de 1990 e 2000, respectivamente. Os pesquisadores usaram o ANCF para estudar revestimentos acústicos e ruído do fan (ventilador frontal), e o SHJAR foi mais econômico para operar em testes menores do que o NATR.
No início dos anos 2000, o AAPL foi equipado com uma nova arena acústica que permite testes simultâneos em múltiplas plataformas e a medição de sobrevoo e ruído lateral. O uso da PLF diminuiu ao longo dos anos e acabou sendo desativado em 2007.
O ANCF foi removido em 2021 para criar espaço para a plataforma Turbofan de Pesquisa de Aeropropulsão DGEN (DART – DGEN AeroPropulsion Research Turbofan), um banco de testes de motor em pequena escala útil para uma variedade de pesquisas.
O AAPL continua a desempenhar um papel fundamental nos esforços de testes da NASA. Os pesquisadores estão comparando dados de ruído coletados de bocais de modelo em escala dentro da instalação com dados de testes de voo do Learjet 25.
Este trabalho pode melhorar a capacidade dos pesquisadores de prever o ruído de decolagem de futuras aeronaves comerciais supersônicas.
