Estas mejoras en el dise?o de los aviones buscan reducir el ruido que producen, decibelio a decibelio

A mediados de diciembre de 2023, una manifestaci¨®n organizada en Irlanda puso de manifiesto la gran preocupaci¨®n de los ciudadanos por el ruido de los aviones comerciales. Los manifestantes se reunieron en los aleda?os de las oficinas donde la autoridad aeroportuaria de Dubl¨ªn (DAA) debat¨ªa una ampliaci¨®n planificada de sus instalaciones. El c¨¢ntico coreado por los manifestantes era ¡°Wrong way DAA¡±, un lema que podr¨ªa traducirse como ¡°As¨ª no, DAA¡±.

Este tipo de reacciones son comunes en toda Europa, dado que los aeropuertos tratan de ampliar sus actividades mientras que los residentes de las zonas cercanas a las rutas de los vuelos exigen soluciones al ruido provocado por los aviones al despegar y aterrizar. En septiembre, el aeropuerto de Schiphol en los Pa¨ªses Bajos limit¨® sus vuelos a causa de los niveles de ruido, lo que constern¨® a las aerol¨ªneas, que sufrieron un significativo impacto econ¨®mico como consecuencia de ello. Esta tensi¨®n entre los intereses comerciales y los de la ciudadan¨ªa ha llevado a la comunidad investigadora a buscar soluciones para conseguir que los aviones puedan volar emitiendo menos ruido. En vista de los cerca de 30.000 vuelos diarios en Europa, prevenir los problemas de salud asociados ha sido uno de los principales motores de la investigaci¨®n.

¡°Los aviones hacen mucho ruido, especialmente en el despegue, pero tambi¨¦n en el aterrizaje¡±, explica Werner Haase, consultor aeron¨¢utico alem¨¢n y experto en aerodin¨¢mica, con un doctorado de la Universidad T¨¦cnica de Berl¨ªn, quien a?ade: ¡°Estar durmiendo y que un avi¨®n pase por encima de tu casa puede llegar a ser muy disruptivo. El impacto social de este tipo de ruidos es muy elevado¡±. Aunque los aviones sean ahora un 75 % m¨¢s silenciosos que hace tres d¨¦cadas y el transporte por carretera produzca una contaminaci¨®n ac¨²stica mucho mayor que la aviaci¨®n, el incremento del tr¨¢fico a¨¦reo ha provocado que mucha gente se vea afectada por el nivel de ruido.

En Europa, 22 millones de personas padecen ?irritaci¨®n cr¨®nica? a causa del ruido ambiental, entre el que se incluye el de los aviones, seg¨²n un informe de la Comisi¨®n Europea que cita afecciones asociadas, como las enfermedades cardiovasculares, el estr¨¦s y los ac¨²fenos. En ese informe tambi¨¦n se indica que cada a?o se producen 12.000 muertes prematuras a causa de la exposici¨®n prolongada al ruido ambiental y que 12.500 ni?os en edad escolar experimentan dificultades de aprendizaje asociadas exclusivamente al ruido de los aviones.

La contaminaci¨®n ac¨²stica es la segunda causa ambiental de problemas de salud despu¨¦s de la contaminaci¨®n atmosf¨¦rica, seg¨²n la Organizaci¨®n Mundial de la Salud de las Naciones Unidas. Mediante el Plan de acci¨®n contaminaci¨®n cero, de 2021, la Comisi¨®n Europea pretende reducir el n¨²mero de personas que padecen molestias cr¨®nicas por el ruido del transporte en un 30% durante esta d¨¦cada.

Redise?o de ¡®flaps¡¯ y ¡®slats¡¯

INVENTOR, un proyecto financiado por la UE, tiene como objetivo lograr que los aterrizajes sean menos molestos para los ciudadanos que viven cerca de los aeropuertos. El proyecto se centra en el tren de aterrizaje y en los flaps y los slats ¡ªque se encuentran en la parte delantera y trasera de las alas, respectivamente¡ª. Cuando un avi¨®n se aproxima a un aeropuerto, el tren de aterrizaje se extiende y se modifica la posici¨®n de flaps y slats para aumentar la sustentaci¨®n a baja velocidad, seg¨²n explica el Dr. Eric Manoha, director de la unidad de investigaci¨®n en aeroac¨²stica computacional del centro franc¨¦s de investigaci¨®n aeroespacial ONERA.

¡°Los aviones siguen una trayectoria de descenso gradual a lo largo de una ruta predeterminada. Esto significa que los aviones sobrevuelan constantemente a baja altura los hogares de un mismo grupo de personas¡±, indica Manoha, quien dirige el proyecto INVENTOR, iniciado en mayo de 2020 y que se extender¨¢ hasta finales de octubre de 2024. Esta iniciativa, que re¨²ne a los principales fabricantes aeron¨¢uticos de Europa, Airbus y Dassault, as¨ª como al fabricante de trenes de aterrizaje Safran Landing Systems, trata de encontrar soluci¨®n al ruido generado tanto por los flaps y los slats en las alas como por el tren de aterrizaje.

Si bien los motores de los aviones son una de las principales fuentes de ruido durante el despegue, conseguir que flaps, slats y tren de aterrizaje generen menos ruido podr¨¢ producir una gran mejora en t¨¦rminos generales durante las aproximaciones y los aterrizajes, cuando los motores son menos ruidosos. ?Entre un 30 % y 50 % del ruido causado por los aviones en estas fases del vuelo proviene del fuselaje, no del motor?, matiza Manoha.

El equipo de INVENTOR est¨¢ probando una serie de cambios con respecto al dise?o de los aviones para reducir el nivel de decibelios, con el objetivo de que el sector de la aviaci¨®n pueda aplicar las propuestas que surjan del proyecto. Uno de esos cambios consistir¨ªa en colocar una estructura porosa pasiva delante del tren de aterrizaje para alterar el flujo de aire que interact¨²a con la estructura, lo que amortiguar¨ªa el ruido. Otro de ellos tiene que ver con la instalaci¨®n de un dispositivo activo en el tren de aterrizaje que expulse el aire. Esto crear¨ªa una cortina de aire que, de nuevo, reducir¨ªa el ruido al desviar el flujo de aire.

Es importante tambi¨¦n tener en cuenta el tren de aterrizaje cuando se intenta lograr que se reduzca el ruido de los flaps de las alas, que se extienden durante el despegue y el aterrizaje para aumentar la sustentaci¨®n y la resistencia. ¡°La estela del tren de aterrizaje afecta a los flaps. Y eso causa ruido¡±, explica Manoha.

El equipo del proyecto ha incorporado un material poroso en el flap para reducir el ruido generado por el flujo de aire a su alrededor. Tambi¨¦n est¨¢ evaluando distintas opciones para reducir el ruido de los slats mediante materiales porosos, as¨ª como el ruido generado por los dispositivos mec¨¢nicos que sirven para extender los slats.

Predecir para reducir los decibelios

Los aviones m¨¢s silenciosos surgir¨¢n m¨¢s bien por el efecto acumulativo de todas estas peque?as mejoras en el dise?o que por un solo cambio en particular. Por ejemplo, los aviones de fuselaje estrecho de ¨²ltima generaci¨®n emiten entre 75 y 80 decibelios durante el aterrizaje. ¡°Nuestro objetivo es conseguir una reducci¨®n de entre uno a tres decibelios por elemento del fuselaje. Cada peque?o paso es un avance¡±, indica Mahona.

En cualquier caso, aquellos ciudadanos de la UE que residan cerca de aeropuertos deber¨¢n seguir siendo pacientes. Si bien algunas soluciones tecnol¨®gicas podr¨ªan incorporarse en los aviones existentes, las mejoras m¨¢s significativas en relaci¨®n con los ruidos del tr¨¢fico a¨¦reo solo llegar¨¢n con la siguiente generaci¨®n de aviones de pasajeros.

Otro proyecto independiente financiado por la UE, que ha sido liderado por Werner Haase y que acaba de concluir, adopt¨® un planteamiento m¨¢s general de la problem¨¢tica. Llamado DJINN, el proyecto se centr¨® en mejorar los m¨¦todos de simulaci¨®n utilizados por los fabricantes de aviones para predecir el ruido de las futuras aeronaves. El proyecto, que se inici¨® en junio de 2020 y lleg¨® a su fin en noviembre de 2023, hizo uso de m¨¦todos de an¨¢lisis num¨¦ricos avanzados y de inform¨¢tica de alto rendimiento para predecir los flujos de fluidos y mejorar las prestaciones aerodin¨¢micas y ac¨²sticas de los aviones.

Sus conclusiones ayudar¨¢n a los fabricantes de aviones a experimentar con opciones de dise?o para reducir el ruido. ¡°Estos m¨¦todos han llegado a ser m¨¢s precisos que los que utiliza la industria a d¨ªa de hoy para calcular el ruido. Se trata de algo muy importante para el sector, pues lo que buscan es mejorar sus dise?os¡±, indica Haase. A diferencia del proyecto INVENTOR, DJINN examin¨® el ruido generado tanto por los motores como por el fuselaje, e incluy¨® como participantes en el proyecto a los fabricantes de aviones Rolls-Royce y Safran Aircraft Engines.

Cubiertas para los motores

Uno de los posibles cambios en el dise?o estudiados por el equipo de DJINN es darle una forma dentada a la salida del motor. Se ha demostrado en algunas pruebas que las cubiertas de los motores con dise?o dentado, que ya se incorporan en algunos modelos de Boeing, reducen el ruido de los motores de los aviones.

Hasta ahora, Airbus ha optado por no utilizar cubiertas de motor dentadas, alegando escasa eficacia contra el ruido y que existen otras opciones para reducir el ruido, como el uso de flaps porosos. ¡°Todas las opciones tienen sus pros y sus contras. La cuesti¨®n acerca de cu¨¢l es el enfoque m¨¢s adecuado sigue abierta¡±, se?ala Haase. En cualquier caso, si bien puede que estos cambios no se incorporen de inmediato en los aviones, tanto Haase como Manoha ven con optimismo las perspectivas de reducir el ruido en los aviones en vista de los avances que se est¨¢n dando en la investigaci¨®n.

En este contexto, el sector de la aviaci¨®n tiene un incentivo para acelerar estos cambios, ya que los aeropuertos europeos regulan cada vez m¨¢s las tarifas de aterrizaje y despegue en funci¨®n de los niveles de ruido de los aviones. Esta pr¨¢ctica responde a la creciente preocupaci¨®n por el medio ambiente y a protestas p¨²blicas como la del pasado mes de diciembre en Irlanda. ¡°El ruido de los aviones est¨¢ afectando a la vida de varias personas cada d¨ªa. Gracias a las nuevas tecnolog¨ªas podremos reducir estas molestias¡±, concluye Manoha.

Las investigaciones descritas en este art¨ªculo han sido financiada con fondos del programa Horizon de la UE. Las opiniones de los entrevistados no reflejan necesariamente la de la Comisi¨®n Europea.

Art¨ªculo publicado originalmente en Horizon, la revista de investigaci¨®n e innovaci¨®n de la Uni¨®n Europea.

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