Indústria investiga formas de reduzir o ruído dos aviões

Em meados de dezembro de 2023, uma manifestação na Irlanda revelou a força das preocupações do público relativamente ao ruído causado pelos aviões comerciais. Os manifestantes reuniram-se frente aos escritórios do condado onde a Autoridade do Aeroporto de Dublin estava a discutir uma expansão planeada. "Não é por aí, DAA!" cantaram as pessoas.

Tempos difíceis

Estas reações são comuns em toda a Europa, uma vez que os aeroportos se esforçam por mais negócios e as pessoas que residem nas zonas de rota de voo procuram alívio para o som dos aviões a jato quando descolam e aterram. Em setembro, o aeroporto de Schiphol, nos Países Baixos, limitou os seus voos devido a preocupações com o ruído, o que desanimou as companhias aéreas, uma vez que os seus resultados foram afetados.

Esta tensão entre interesses comerciais e públicos levou os investigadores a procurar soluções para os aviões voarem de forma mais silenciosa. Com cerca de 30 000 voos por dia na Europa, a prevenção de doenças tem sido um dos principais motores dos esforços de investigação.

"Sobretudo na descolagem, mas também na aterragem, os aviões fazem muito barulho", afirma Werner Haase, consultor aeronáutico alemão e especialista em aerodinâmica, doutorado pela Universidade Técnica de Berlim. "Se estiver a dormir e um avião sobrevoar a sua casa, isso é muito perturbador. O impacto social deste tipo de ruído é bastante elevado." Embora os aviões se tenham tornado cerca de 75% mais silenciosos nas últimas três décadas, e o transporte rodoviário cause significativamente mais ruído do que a aviação, o aumento do tráfego aéreo tem resultado em perturbações sonoras para um grande número de pessoas.

Na Europa, 22 milhões de pessoas sofrem de "incómodo crónico elevado" devido ao ruído ambiente, incluindo o dos aviões, de acordo com a Comissão Europeia, que cita doenças relacionadas, como as doenças cardiovasculares, o stress e o zumbido.

Afirma que 12 000 mortes prematuras são causadas todos os anos pela exposição prolongada ao ruído ambiente e que 12 500 crianças em idade escolar enfrentam dificuldades de aprendizagem só contando com o ruído dos aviões.

A poluição sonora é a segunda maior causa ambiental de problemas de saúde, a seguir à contaminação do ar, segundo a Organização Mundial de Saúde. Através de um "plano de ação para a poluição zero" até 2021, a Comissão pretende reduzir em 30% a percentagem de pessoas com perturbações crónicas causadas pelo ruído dos transportes durante esta década.

As partes móveis das asas Um projeto financiado pela UE, denominado INVENTOR, pretende tornar as aterragens, em particular, menos intrusivas para os residentes. O destaque vai para o trem de aterragem, os flaps na parte de trás das asas e os slats nas frentes das asas.

Quando um avião se aproxima de um aeroporto, o trem de aterragem é baixado e os flaps e os slats são abertos para aumentar a sustentação a baixa velocidade, segundo Eric Manoha, chefe da Unidade de Investigação em Aeroacústica Computacional do centro de investigação aeroespacial francês ONERA.

"A aeronave segue uma descida suave ao longo de uma rota normalizada", afirmou. "Isto significa que os aviões estão constantemente a voar a baixa altitude sobre as casas do mesmo grupo de pessoas."

Manoha lidera o programa INVENTOR, que teve início em maio de 2020 e decorre até ao final de outubro de 2024.

Reunindo os grandes construtores europeus de aviões Airbus e Dassault e o fabricante de trens de aterragem Safran Landing Systems, o projeto centra-se no ruído emanado dos flaps e dos slats das asas e dos trens de aterragem.

Embora os motores dos aviões sejam a principal fonte de ruído na descolagem, tornar os flaps, os slats, e o trem de aterragem, mais silenciosos pode produzir uma grande melhoria global durante as aproximações e aterragens, com os motores já menos ruidosos.

"Cerca de 30% a 50% do ruído provocado por uma aeronave nestas fases do voo provém da fuselagem e não do motor", afirmou Manoha.

Fluxos de ar

A equipa INVENTOR está a testar - e planeia propor à indústria da aviação - uma série de alterações de design para reduzir os níveis de decibéis.

Uma delas consiste em colocar uma estrutura porosa passiva à frente do trem de aterragem, de modo a alterar o fluxo de ar circundante que interage com a estrutura e assim abafar o ruído.

Outra opção é instalar um dispositivo ativo no trem de aterragem que sopre o ar para fora. Isto criaria uma "cortina de ar" que iria também reduzir o ruído ao desviar o fluxo de ar.

O trem de aterragem também tem de ser considerado quando se tenta reduzir o ruído dos flaps das asas, que são estendidos durante a aterragem e a descolagem para dar mais sustentação e resistência.

"O rasto do trem de aterragem tem impacto nos flaps", disse Manoha. "Isto provoca ruído."

A equipa do projeto está a colocar um material poroso nos flaps para reduzir o ruído gerado pelo fluxo em torno destes elementos. Está também a estudar opções para reduzir o ruído tanto dos slats, recorrendo a materiais porosos, como o ruído gerado pelos dispositivos mecânicos utilizados para os acionar.

Declínio de decibéis

Aviões mais silenciosos resultarão então dos efeitos cumulativos de tais melhorias de conceção e não de qualquer uma delas isoladamente.

Por exemplo, a última geração de aeronaves de corredor único gera cerca de 75-80 decibéis de ruído durante a aterragem.

"O nosso objetivo é obter uma redução de um a três decibéis por elemento da célula", afirmou Manoha. "Cada passo em frente é um progresso."

Em todo o caso, os habitantes das imediações dos aeroportos europeus terão de ser pacientes. Embora algumas tecnologias possam ser adaptadas às aeronaves existentes, só poderá surgir um alívio significativo do ruído do tráfego aéreo com a próxima geração de jatos de passageiros.

Condução

Um outro projeto financiado pela UE que acabou de terminar - e que Haase liderou - adotou uma abordagem mais ampla a todo este desafio. Denominado DJINN, o projeto melhorou os métodos de simulação utilizados pelos fabricantes para prever o ruído dos seus aviões. Decorreu de junho de 2020 a novembro de 2023 e utilizou métodos numéricos avançados e computação de alto desempenho para prever o fluxo dos fluidos e melhorar o desempenho aerodinâmico e acústico das aeronaves.

Os seus resultados ajudarão os fabricantes de aviões a experimentar opções de design para reduzir o ruído.

"Estes métodos tornaram-se mais precisos do que os que a indústria utiliza atualmente para calcular o ruído", afirmou Haase. "A indústria procura estes dados porque quer melhorar os seus desenhos."

Em contraste com o INVENTOR, o DJINN analisou o ruído gerado tanto pelos motores como pela estrutura do avião e incluiu os fabricantes de motores de avião Rolls-Royce e Safran Aircraft Engines no projeto.

Cobertura dos motores

Uma possível alteração de design que a equipa da DJINN examinou é a forma recortada da saída do motor. Alguns testes demonstraram que as tampas serrilhadas dos motores reduzem o ruído dos motores dos aviões e já estão presentes em alguns modelos da Boeing.

Até à data, a Airbus optou por não utilizar coberturas de motor serrilhadas, invocando ineficiência no combate ao ruído.

Existem outras opções, incluindo a utilização de abas porosas, para reduzir o ruído.

"Todos têm os seus prós e contras", disse Haase. "A questão de saber qual é melhor abordagem continua em aberto."

Em todo o caso, embora as mudanças nos próprios aviões possam não ser imediatas, tanto Haase como Manoha estão otimistas quanto às perspetivas de redução do ruído dos aviões, dados os avanços da investigação em curso.

Neste contexto, o sector dos transportes aéreos tem um incentivo para acelerar a mudança porque os aeroportos na Europa modulam cada vez mais as taxas de aterragem e descolagem com base nos níveis de ruído dos aviões.

Esta prática reflete as crescentes preocupações ambientais e os protestos públicos, como o que ocorreu na Irlanda no mês passado.

"O ruído dos aviões está a perturbar a vida de certas pessoas todos os dias", disse Manoha. "As novas tecnologias podem ajudar-nos a reduzir este fardo."

Este artigo foi originalmente publicado na Horizon, a Revista de Investigação e Inovação da UE.