Las alas del buho inspiran cómo reducir el ruido de los aviones

El ruido de arrastre es la fuente de sonido dominante de los motores de turbina, como los de los aviones, los drones y los aerogeneradores y, consecuentemente, de contaminación acústica.

Ahora, investigadores de la Universidad de Xi'an Jiaotong, en China, se han inspirado en las características de las alas de los búhos para diseñar los perfiles de los aviones y reducir significativamente el ruido, según publican en la revista 'Physics of Fluids'.

"Los búhos nocturnos producen unos 18 decibelios menos de ruido que otras aves a velocidades de vuelo similares, debido a la configuración única de sus alas --explica el autor Xiaomin Liu--. Además, cuando el búho atrapa una presa, la forma de las alas también cambia constantemente, por lo que el estudio de la configuración del borde de las alas durante el vuelo del búho es de gran importancia".

El ruido del borde de fuga se genera cuando el flujo de aire pasa a lo largo de la parte posterior de un perfil aerodinámico. El flujo forma una capa turbulenta de aire a lo largo de las superficies superior e inferior del perfil aerodinámico, y cuando esa capa de aire fluye de vuelta a través del borde de fuga, se dispersa e irradia el ruido.

En estudios anteriores se estudiaron los bordes de salida dentados y se descubrió que los dentados reducen eficazmente el ruido de la maquinaria en rotación, pero la reducción del ruido no era universal y dependía en gran medida de la aplicación final.

"En la actualidad, el diseño de los álabes de las turbomáquinas rotativas ha madurado gradualmente, pero la tecnología de reducción del ruido sigue siendo un cuello de botella --prosigue Liu--. La capacidad de reducción de ruido de las estructuras convencionales en forma de diente de sierra es limitada, y es necesario proponer y desarrollar nuevas estructuras de borde de salida no lisas para seguir aprovechando el potencial de la reducción biónica del ruido".

El equipo utilizó programas informáticos de cálculo y análisis del ruido para realizar una serie de estudios teóricos detallados de perfiles aéreos simplificados con características que recuerdan a las alas de los búhos.

Aplicaron sus conclusiones para suprimir el ruido de la maquinaria rotativa y la mejora de las condiciones de flujo alrededor del borde de salida y la optimización de la forma del borde suprimieron el ruido. Curiosamente, los bordes asimétricos reducen más el ruido que los simétricos.

La reducción del ruido variaba en función de las distintas condiciones de funcionamiento, por lo que los científicos hicieron hincapié en que los diseños de los perfiles aéreos deberían evaluarse más a fondo en función de la aplicación específica.

Por ejemplo, las turbinas eólicas tienen entornos de flujo de entrada complejos, que requieren una tecnología de reducción del ruido más general. Examinar las técnicas de reducción del ruido bajo la influencia de diferentes flujos entrantes haría que sus conclusiones fueran más universales.

Los investigadores creen que su trabajo servirá de guía importante para el diseño de perfiles aéreos y el control del ruido a partir de ahora.