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A eletrificação da aviação é vista como um componente crucial na criação de um futuro livre de combustíveis fósseis. No entanto, a aviação elétrica enfrenta um desafio: quanto mais eficiente em termos de energia a aeronave, mais barulhenta ela se torna. Felizmente, pesquisadores da Chalmers University of Technology, na Suécia, desenvolveram um projeto de hélice otimizado que abre a possibilidade de a aviação elétrica ser silenciosa e eficiente.
A eletrificação tem sido apontada como um fator chave na mitigação das emissões da indústria da aviação nos últimos anos. A principal área de foco para a eletrificação são os aviões de hélice elétrica de curta distância, pois apresentam menos obstáculos em termos de limitações de alcance. As hélices acionadas por motores elétricos são consideradas o sistema de propulsão mais eficiente para voos regionais e domésticos.
Mas enquanto os aviões são elétricos, as hélices causam outro tipo de emissão – o ruído. O barulho das pás da hélice não incomodaria apenas os passageiros aéreos. As futuras aeronaves elétricas precisarão voar em altitudes relativamente baixas, com perturbações sonoras atingindo áreas residenciais e vida animal.
Lutando contra um dilema de trade-off
É aqui que a comunidade de pesquisa enfrenta um dilema. A ambição de desenvolver aeronaves elétricas silenciosas e energeticamente eficientes é um tanto frustrada por um problema de trade-off.
“Podemos ver que quanto mais pás uma hélice tiver, menor será a emissão de ruído. Mas com menos pás, a propulsão se torna mais eficiente e a aeronave elétrica pode voar por mais tempo. Nesse sentido, há um trade-off entre eficiência energética e ruído. Isso é um obstáculo para aeronaves elétricas que são silenciosas e eficientes”, explica Hua-Dong Yao, professor associado e pesquisador em dinâmica de fluidos e tecnologia marítima na Chalmers University of Technology.
Um design otimizado para hélices silenciosas e eficientes
Mas agora, Hua-Dong Yao e seus colegas de pesquisa podem estar um passo mais perto de uma solução. Eles conseguiram isolar e explorar o ruído que ocorre na ponta das pás da hélice, ou “vórtices de ponta”, uma fonte de ruído conhecida, mas menos explorada. Ao isolar esse ruído, os pesquisadores conseguiram entender completamente seu papel em relação a outras fontes de ruído geradas por pás de hélices. Ao ajustar uma variedade de parâmetros da hélice, como ângulo de inclinação, comprimento da corda e várias pás, a equipe encontrou uma maneira de otimizar o projeto da hélice e equilibrar o efeito de compensação entre eficiência e ruído. O método, descrito no estudo publicado na revista Aerospace, já pode ser usado no processo de projeto de hélices mais silenciosas para futuras aeronaves elétricas.
“As hélices de aeronaves modernas geralmente têm de duas a quatro pás, mas descobrimos que, usando seis pás projetadas com nossa estrutura de otimização, você pode desenvolver uma hélice relativamente eficiente e silenciosa. A hélice atinge uma redução de ruído de até 5-8 dBA com apenas 3,5% de penalidade de empuxo, em comparação com uma hélice com três pás. Isso é comparável à redução de ruído de alguém falando em uma voz de conversa normal para o som que você perceberia em uma sala silenciosa”, diz Hua-Dong Yao.
O decibel ponderado A (dBA ou dB(A)) é uma expressão do volume relativo dos sons conforme percebido pelo ouvido humano. A ponderação A dá mais valor às frequências na faixa intermediária da audição humana e menos valor às frequências nas bordas em comparação com uma medição plana de decibéis de áudio. A ponderação A é o padrão para determinar danos auditivos e poluição sonora.
Publicado em 25/04/2023 00h38
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