Estudo do controle do ruído de sistemas hidráulicos de aeronaves usando filtros acústicos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.O transporte aéreo vem crescendo fortemente no Brasil nos últimos anos e um dos principais aspectos do conforto é o ruído no interior das aeronaves. As fontes de ruído podem ser dividias em fontes primárias e secundárias. As fontes secundárias (e.g. ar-condicionado e sistemas hidráulicos) são caracterizadas pelo nível de ruído gerado relativamente baixo em comparação às fontes primárias (e.g. motores, propulsores, turbinas e camada limite turbulenta). Entretanto, por geralmente representarem fontes tonais (frequências bem definidas), podem causar bastante desconforto para os passageiros e tripulação quando não devidamente tratadas. Conforme as pesquisas na redução do ruído de fontes primárias se intensificaram nos últimos anos, a parcela gerada por sistemas hidráulicos começa a ter maior representatividade em termos de geração de ruído em aeronaves. O ruído gerado por sistemas hidráulicos pode ainda ser subdividido em ruído aéreo, estrutural e via fluido. Através de medidas mitigadoras de ruído na própria bomba do circuito hidráulico, o ruído aéreo e estrutural pode ser substancialmente reduzido. Porém, o ruído propagado via fluido ainda se mostra um desafio para a indústria aeronáutica, pois a propagação da flutuação de pressão pelo fluido hidráulico excita as tubulações, gerando acoplamento entre fluido e estrutura. A vibração das linhas hidráulicas tende a excitar boa parte da estrutura da aeronave, irradiando desta forma ruído para o interior da cabine. Visando reduzir o ruído do sistema hidráulico em aeronaves, o presente trabalho estuda formas de redução da flutuação de pressão pelo fluido. Estudos experimentais foram realizados em um sistema hidráulico simplificado montado no Laboratório de Vibrações e Acústica. As flutuações de pressão geradas pela bomba foram comparadas aos resultados de um modelo numérico desenvolvido com o auxílio do software comercial AMESim. É feita também a comparação entre resultados numéricos e experimentais de atenuadores de linha do tipo câmara de expansão, ressonador de Helmholtz e tubo lateral.Civil aviation has been growing strongly in Brazil in recent years, and internal noise control has become one of the main aspects regarding personal comfort. The main sources of aircraft interior noise can be classified into two categories: primary sources and secondary sources. Secondary sources (e.g. air conditioning and hydraulic systems) are responsible for generating lower noise levels compared to primary sources (e.g. engines, propellers, turbines and turbulent boundary layer). However, secondary sources usually represent tonal sources (narrow-band noise) causing discomfort to passengers and crew when not properly treated. As the research on noise reduction of primary sources has intensified in recent years, reducing hydraulic systems related noise became more important than before. Noise energy from hydraulic systems can be subdivided into air-borne noise (ABN), structure-borne noise (SBN) and fluid-borne noise (FBN). Through the application of specific devices directly on the hydraulic pump, the ABN and SBN can be substantially reduced. However, the FBN still represents a problem for the aviation industry, because the propagation of pressure ripple generally excites hydraulic pipes, which causes fluid-structure coupling. The vibration of hydraulic pipes tends to excite the aircraft structure, thus radiating noise into the cabin. Aiming the reduction of noise related to hydraulic systems, this work examines ways to reduce the FBN. Experimental measurements were performed on a simplified hydraulic system designed and assembled in the Laboratory of Acoustics and Vibration. The measured pressure ripple generated by the pump is compared with a numerical model, which was created using a commercial software called AMESim. Finally, it is performed a comparison between numerical and experimental results of three types of attenuators: expansion chamber, Helmholtz resonator and side-branch resonator