Por que os motores dos aviões são tão barulhentos?

Pouca gente sabe, mas a verdade é que as pessoas que moram perto de grandes aeroportos são mais suscetíveis a problemas como estresse, comprometimento da memória e até doenças cardíacas. Isso porque essas doenças geralmente são provocadas pela poluição sonora que incessantemente perturba seus ouvidos.

Obviamente, todos nós já conhecemos muito bem o barulho estrondoso que os motores dos aviões podem fazer, muitas vezes até chegando a mover ou danificar janelas e móveis. O barulho é ainda mais perturbador quando é proveniente de um avião a jato. Curiosamente, o som de um jato é tão alto que, mesmo quando a aeronave se esconde pelas camadas mais altas do céu, o ruído agudo e penetrante ainda pode ser ouvido de maneira distinta.

De fato, a 140 decibéis (uma unidade para medir a intensidade do som), o ruído de um avião a jato fica a apenas 40 decibéis de danificar nossos tecidos auditivos e a 54 decibéis do ruído mais alto possível. Mas, afinal de contas, o que causa esse barulho? Por que os motores dos aviões são absurdamente barulhentos? São essas as questões que vamos abordar ao longo do nosso post!

Analisando os motores dos aviões

Para entender por que os aviões fazem tanta barulheira, precisamos primeiramente entender o que impulsiona os próprios jatos. Basicamente, o motor de um jato pode ser dividido em várias partes distintas. A primeira parte é o ventilador, que executa a tarefa de sugar o ar. De fato, as próprias lâminas do motor são projetadas de forma a atrair e engolir um enorme volume de ar para dentro do motor.

O ar é posteriormente transferido para o compressor, que comprime o ar para torná-lo mais inflamável. O compressor, assim como o ventilador, é composto por pás inteligentemente projetadas que manipulam as moléculas de ar para se compactarem em espaços ainda mais apertados. Para se ter uma ideia, o compressor do motor de um jato comum pode comprimir o ar até 12 vezes mais que a pressão original!

O ar inflamável é então passado para a câmara de combustão, onde o combustível é injetado. Uma faísca elétrica incendeia a mistura e consequentemente o gás queimado e instantaneamente expandido precisa encontrar uma saída, mas não pode sair pelo ventilador devido ao ar que entra. Em vez disso, o gás escapa através de um bico na outra extremidade do motor.

Essa força, de acordo com a terceira lei do movimento de Newton, gera uma força suficiente para empurrar o jato na direção oposta. Vale destacar que o aparelho é anexado por uma turbina com pás que são rotacionadas pelas rajadas de gás quente, sendo que a turbina também é fixada no ventilador e no compressor para mantê-los girando.

Uma questão envolvendo diferenças de velocidade

Como você já pode ter imaginado, uma mudança enorme e abrupta na velocidade do fluxo pode ser observada em dois instantes: quando o ar entra no motor através do ventilador e quando o gás ardente sai através da parte traseira. De fato, esse fluxo sai a uma velocidade tão exorbitante que acaba criando uma turbulência notória no ar circundante, o que transmite um excesso de ondas de pressão. É exatamente isso o que provoca a tal barulheira, pois o som é uma onda de pressão viajando através de um determinado meio.

Por exemplo, quando uma lâmina rotativa do ventilador “corta” um certo volume de ar, ela o comprime, ainda que minuciosamente. No entanto, antes de concluir uma revolução e retornar ao mesmo ponto, a pressão do ar é recuperada. Só que quando o ventilador completa uma volta, o ar circundante é comprimido mais uma vez, de modo que o ciclo de compressão e recuperação continua enquanto o ventilador gira continuamente. De fato, o ventilador do motor de um jato gira a 20.000 RPM, de modo que a frequência dessas alterações é drasticamente alta.

Da mesma forma, quando o fluxo do outro lado se expande exponencialmente em um rápido instante, a perturbação caótica e a turbulência do fluxo transmite ondas de pressão por toda parte. Assim, se a frequência desse distúrbio estiver dentro do espectro de frequência audível, uma desagradável sensação auditiva é sentida.

Existe uma forma de diminuir esse barulho?

Para diminuir a intensidade desse ruído, os engenheiros aeroespaciais costumam afixar um kit de misturador ou silenciador no final do motor. Um misturador, como seu próprio nome já dá a entender, mistura o ar quente com o ar frio, que flui pela câmara de combustão para diminuir a temperatura do gás inflamado e, assim, diminuir sua velocidade. Isso, é claro, afeta o desempenho do jato, mas reduz bastante a intensidade do barulho.

Outra maneira de diminuir o ruído é usar bocais mais longos, de modo que a turbulência do gás expandido seja mais controlada. Consequentemente, a velocidade do jato vai diminui da mesma forma, mas a redução na intensidade do barulha é de cerca de 15 decibéis. Esse valor até pode parecer uma mudança insignificante, mas como a escala de decibéis é logarítmica, a redução é realmente imensa na prática. Ou seja, o xis da questão é que quanto mais lento o jato for, mais silencioso ele tende a ser.

Com isso em mente, podemos concluir que a turbulência causada pelo ar de alta velocidade que sai do motor e que acaba colidindo com o ar de baixa velocidade do lado de fora é a grande responsável pela produção de ondas sonoras tão poderosas. Os físicos explicam o ruído alto como a “amplificação das flutuações de turbulência”.

No entanto, esse campo ainda carece de vários estudos. De fato, a natureza caótica da turbulência confunde os físicos desde a antiguidade. A boa notícia é que, como o ar que inunda violentamente um motor a jato tende a produzir campos acústicos surpreendentemente ordenados, a análise desses motores apresenta uma oportunidade de estudar a própria turbulência, o que pode facilitar bastante a vida dos cientistas.

E você, já morou nas proximidades de algum aeroporto? Se sim, o barulho dos aviões lhe incomodava? Compartilhe o post e deixe o seu comentário!