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Reducción de ruido en la familia A320

Por Despegamos

Reducción de ruido en la familia A320

Se sabe que el ruido de las operaciones aeroportuarias son la mayor fuente de molestia a las comunidades cercanas a éste.

Estas molestias –niveles y calidad de ruido resultantes de eventos específicos tales como despegue y aterrizaje y durante un periodo de tiempo– además desemboca en factores sociales y psicológicos.

En regiones de Europa en las que la aviación ha sido un factor importante en el desarrollo económico durante mucho tiempo, el impacto de ruido es un obstáculo mayúsculo para el crecimiento del tráfico aéreo. La creación de nuevas pistas es sujeto de un debate público y las ya existentes están sujetas, a su vez, a restricciones de regulaciones locales incrementándose severamente los certificados de ruidos estándares de OACI (Organización Aviación Civil Internacional), el anexo 16 define un certificado estándar de ruido para asegurarse que los fabricantes de aviones implementen los últimos reductores de ruido de los que la tecnología disponga. Estos estrictos estándares son el resultado de un proceso que garantiza beneficios medioambientales, mientras sean técnicamente viables y económicamente razonables.

Evolución del anexo 16 de OACI estándares de ruido y mejoras correlativas de aviones Airbus.

gráfica

Una visión

Una visión industrial de cómo contribuir al crecimiento sostenible respecto al ruido del aeropuerto que permita el crecimiento de tráfico aéreo por continuos esfuerzos en reducir la percepción de operaciones aéreas dejando menos rastro de contaminación acústica. Para conseguir este objetivo, Airbus lidera la industria con cada nueva generación de aeronaves consiguiendo reducir ruido.

Es más, operadores de Airbus esperan que durante su producción, el impacto del ruido en la familia Airbus sea reducido. Esta es la clave para la longevidad del programa mientras mitiga el impacto medioambiental y maximiza la aceptación de las comunidades cercanas al aeropuerto y, consecuentemente, su eficacia económica.

Todo esto es particularmente relevante en la categoría de aeronaves de corto y medio alcance, la familia A320 (A318, A319, A321), que abarca la mayoría de vuelos comerciales operando en aeropuertos grandes que es donde se registra mayor impacto sonoro. Más de 1500 aeropuertos alrededor del mundo cuentan con operaciones de la familia A320 despegando o aterrizando cada dos segundos.

Aproximadamente 6000 aeronaves de esta familia están en servicio hoy día y actualmente cuenta con una cola de 4240 aviones de pedido pendientes. Este modelo es muy exitoso y es comprado por alrededor de 200 clientes.

OACI reconoce que la reducción del ruido en la industria de la aviación depende del balance de tres pilares:

  • Reducción de ruido desde el propio diseño y mejora tecnológica.
  • Operaciones de acuerdo a procedimientos de reducción de ruido.
  • Manejo del ruido: aterrizaje utilizando el planing y compresión de las causas de la molestia.

El éxito de estos tres pilares en reducir el impacto del ruido se espera que minimice la necesidad de aplicar restricciones operacionales que afectan directamente a un transporte aéreo eficiente.

Sistema de propulsión con reducción de ruido del A320

Cuando este modelo fue diseñado a principio de los años 80, el A320 incorporaba los últimos avances en tecnología dentro del área de aerodinámica, estructuras, sistemas de navegación y motores con una alta relación de derivación. Se logró una mejora relativa de ruido similar a aviones en servicio en ese momento. La huella de ruido dejada fue 5 veces menor que la mayoría de las flotas que operaban en ese momento.
El certificado en cumplimiento del capítulo 3 del anexo 16 del OACI fue logrado con éxito por el A320 en 1988 con suficiente margen para cumplir con los requisitos del capítulo 4 cuando este estándar fue ejecutado en 2006.

El trabajo de Investigación y Tecnología realizado por Airbus y fabricantes de motores para los programas de aviones actuales como el A380 y el A350 XWB (Extra Wide Body), generaron unas aplicaciones derivadas con una reducción significante de ruido y bajo impacto en cambio de diseños de la familia del A320. Realmente, algunas de estas nuevas tecnologías y mejoras en diseño fueron implementadas en los A320 en las líneas de producción.

Los pasos principales que resultaron en mejoras significativas en cuanto a la reducción de los niveles de ruido:

  • Nueva tecnología de motores.
    El motor CFM56-5b con nuevo diseño de las palas del fan, cobertura del fan más grande y ciclo termodinámico mejorado.
    Motores V2500A5 con nuevo diseño de las palas del fan, ciclo termodinámico mejorado y tratamiento acústico adicional para la boquilla principal.
  • Tratamiento acústico mejorado en las siguientes coberturas de fan de los motores CFM56 y extensión de las góndolas del aerogenerador en el conducto que rodea.
  • Diseño de tipo «Chevron» de la boquilla principal (forma de V).

Todas estas modificaciones en general han reducido niveles de ruido en toda la famila A320 en más de 3 EPNdb (Ruido Efectivo Percibido en Decibelios) en términos de márgenes acumulativos comparado con los estándares de ruido del Anexo 16 de OACI.

chevron
diseño de las aspas del fan

Diseño de la boquilla en «V» y nuevo diseño de las aspas del fan.

Métrica de ruido

EPNdB: Nivel de Ruido Perdibido en dB es el ruido métrico usado en la contabilidad de certificados para causas de molestia relacionados al espectro de contenido, emergencia tonal y duración del sobrevuelo.

dBAmax: Abreviado como dBA es el máximo total ponderado A del nivel de presión del ruido medido durante una operación (despegue o aterrizaje). Es ampliamente utilizado por las comunidades cercanas a aeropuertos para evaluar los picos de ruidos asociados a movimientos de aeronaves.

Dispositivo de punta alar («Sharklet»)

Más recientemente (2012), la modificación del dispositivo de punta alar, primeramente se diseñó para mejorar la eficiencia aerodinámica a alta velocidad y conseguir así reducir el consumo del combustible, pero también provee capacidad de mejorar los rangos de subida a velocidades cortas que resultan en una reducción de ruido en despegue/crucero de hasta 1 EPNdb. Esta modificación ha alcanzado un éxito total en los aviones comerciales, hoy en día hay más de 430 aviones equipados en servicio y otros tantos en campaña de actualización.

sharklet

Dispositivos de punta alar.

Deflectores de flujo de aire

El objetivo del trabajo de Investigación & Tecnología en enfrentar fuentes de ruido aerodinámico enmascarado por el ruido del motor, ha llevado a la introducción de deflectores de flujo de aire debajo del ala. Estos dispositivos fueron implementados en producción en Junio de 2014. Son ahora modificaciones en proceso de actualización.

cavidad_deflector de flujo de aire

Cuando están colocadas justo delante de las cavidades auxiliares debajo del ala con el sistema de protección de presión de combustible, estos dispositivos previenen la generación de ruido tonal proveniente del cuadro de aire y ruido de motor. Esto es particularmente notable cuando el motor está libre en operaciones tales como el descenso, con velocidades superior a 180 nudos (sobre 330 km/h) y de 12 a 15 km de la toma de tierra. Estos deflectores reducen el ruido de 9 a 11 dBA. El deflector de flujo de aire tiene un pequeño impacto sobre el peso (<150 gr) y nada de impacto sobre la eficiencia aerodinámica.

A320neo

En adición a los dispositivos de punta alar y los deflectores de flujo de aire, el New Engine Option (Nueva Opción de Motor, neo en inglés) para el A320neo, ofrecen nuevos y mejorados motores PW1100 y LEAP1A, con un alto índice de derivación (entre diez a uno y doce a uno) con diámetros del fan de hasta 81 pulgadas (poco más de 2 metros) y la utilización de los últimos diseños y tecnologías acústicas de sistemas de propulsión.
Las góndolas incorporan tecnología acústica probada con éxito en los A380 y en los A350 XWB, tal como los paneles acústicos no empalmados situados en la entrada de aire, significante ruido de fan moderado sobre todo el rango del motor operando en aproximación, despegue y ascenso.

a320neo

Se espera que el certificado de los niveles de ruido se reduzca en una media de 4 EPNdB en el despegue y en 2 EPNdB en la aproximación (comparado con la actual estándar). Esto daría un margen acumulativo de 15 EPNdB con referencia al capítulo 4 y, consecuentemente, cumpliría con los estándares del capítulo 4 para ser implementados para el 31 de Diciembre de 2017.

El A320neo ya es un gran éxito comercial con 2645 pedidos de 50 clientes, representando el 57% del mercado. Las compañías aéreas y las empresas de alquiler de todo el mundo habrían elegido esta aeronave por su reducido nivel de ruido, así como por su reducido consumo de combustible.

Conclusión

Inicialmente fue diseñado para reducir el ruido en comparación con la generación anterior de aeronaves de pasillo único, la Familia A320 ha mejorado su rendimiento y se ha convertido en un producto más silencioso. Nuevos diseños de reducción de ruido y tecnologías tales como dispositivos de punta alar («Sharklet«) y deflectores de flujo de aire están disponibles como actualizaciones permitiendo a la aeronave estar a la cabeza de los requerimientos que pide el certificado de reducción de ruido.
Esto es particularmente cierto para la última configuración de la familia, el A320neo. Se espera que este avión permita a los operadores minimizar el impacto de ruido a las comunidades colindantes al aeropuerto y optimizar y mejorar la subida de tráfico aéreo en una manera más sostenible.

Estos reductores de ruido junto a las mejoras de rendimiento de la Familia A320 contribuye al éxito de esta aeronave con las aerolíneas y empresas de alquiler alrededor del mundo.


Bibliografía: Traducción exclusiva de la edición de Agosto de 2014 de la revista Airbus.

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