Development of broadband acoustic liners for aircraft nacelles

The modern technologies developed to make aero engines more fuel efficient, such as increasing the engine diameter and decreasing the inlet and bypass duct lengths in order to reduce the mass, unfortunately lead to reduced liner attenuation. In particular the spectral band of the tonal noise has more low frequency tonal components while the broadband source remains significant at higher frequencies. On the other hand, the modern rules and regulations concerning noise pollution close to airports are becoming more and more stringent, reducing the maximum tolerable sound levels. For these reasons, the development of acoustic panels with broadband sound absorption is a current and crucial research area. In this work, after having recalled fundamental concepts, the study and development of some methods for solving the problem is continued, with a particular reference to the application of complex cavity panels, which may provide increased attenuation bandwidth. In particular, a parametric study is presented, which evaluates the effect of cells width on folded cavities is presented. Then, a preliminary liner optimisation without grazing flow. Finally, a more complete optimisation that considers grazing flow is performed, directly on the attenuation, for both aero engine inlet and bypass duct geometries. Within this study, a particular solution is proposed, manufactured, and validated experimentally.

Le tecnologie moderne sviluppate per rendere più efficienti i motori aeronautici come aumentare il diametro dei motori e diminuire la lunghezza della presa d'aria e del condotto di bypass per contenere la massa, hanno come conseguenza una minore attenuazione del rumore da parte dei pannelli fonoassorbenti. In particolare la banda spettrale del rumore prodotto presenta più componenti a basse frequenze, mentre le componenti a frequenze più alte restano significative. D'altra parte le moderne legislazioni relative all'inquinamento acustico nei pressi degli aeroporti stanno diventando via via più stringenti, riducendo i massimi livelli sonori accettabili. Per queste ragioni lo sviluppo di pannelli fonoassorbenti con ampio spettro di assorbimento è un ambito di ricerca attuale e cruciale. In questo lavoro, dopo aver richiamato alcuni concetti base, si prosegue lo studio e lo sviluppo di alcuni metodi adottati per la risoluzione del problema presentato, con particolare riferimento ai pannelli con cavità complesse, che possono aumentare l'ampiezza della banda di attenuazione. In particolare, si presenta uno studio parametrico per valutare l'effetto della larghezza delle celle di cavità complesse. Poi si presenta un'ottimizzazione preliminare di un pannello senza considerare il flusso (grazing flow). Infine si presenta un'ottimizzazione più completa che considera il flusso e viene effettuata direttamente sull'attenuazione, sia per la presa d'aria che per il condotto di bypass. Nell'ambito di questo studio viene anche proposta, prodotta e validata sperientalmente una particolare soluzione.