¿Cómo evitan que los aviones grandes desarrollen vibraciones no deseadas?

Answer 1

Todo lo que está en movimiento puede oscilar a la frecuencia armónica del dispositivo o vehículo. Dichas oscilaciones pueden ser causadas por el flujo de aire o el agua que fluye alrededor del vehículo. Se puede inducir en una estructura debido a otros dispositivos rotativos y vibratorios que están en contacto con la estructura. Esta vibración se percibe como ruido o se siente como un zumbido (táctil) en el asiento del pantalón o al tocar la estructura vibratoria. Los aviones se prueban para detectar vibraciones causadas aerodinámicamente, aleteo de las superficies de control de vuelo, durante el programa de prueba de vuelo. Esta prueba de vuelo está destinada a determinar la capacidad de velocidad máxima de la aeronave y también a determinar la vida estructural del vehículo, que puede reducirse por vibraciones excesivas o de larga duración. Barcos, barcos y submarinos también se prueban para detectar vibraciones perceptibles o molestas.

Las vibraciones armónicas, sin embargo, son un problema completamente diferente. Se puede hacer que todo vibre si se introduce suficiente energía en el dispositivo para inducir oscilaciones. La mayor parte del ruido y las vibraciones detectables a nivel táctil y táctil en un avión impulsado por hélice, incluidos los helicópteros, es el resultado de desviaciones oscilatorias de la estructura metálica del vehículo.

Rotar cosas que no están correctamente equilibradas también creará vibraciones perceptivas. Las ruedas o neumáticos que no están equilibrados adecuadamente en todo su rango de velocidad de operación también pueden causar vibraciones. Los engranajes en las transmisiones también pueden crear vibraciones. Cuando la frecuencia de vibración de una parte coincide con la frecuencia de resonancia de otra parte, se puede inducir una vibración en la parte posterior que puede ser más perceptible que la vibración de la parte anterior.

Los dispositivos de cancelación de ruido funcionan creando una vibración audible ajustada para cancelar la vibración original. El control de ruido activo (ANC), también conocido como cancelación de ruido o reducción de ruido activo (ANR), es un método para reducir el sonido no deseado mediante la adición de un segundo sonido diseñado específicamente para cancelar el primero.

Representación gráfica de la reducción activa del ruido.

Answer 2

Las vibraciones y las oscilaciones de la superficie de control en un avión pueden ser un problema realmente serio si resuenan para posiblemente divergir en amplitud y autodestruirse a velocidades normales del aire.

La piel del fuselaje que es propensa a vibrar generalmente se humedece engrosándola o endureciéndola con un larguero o costilla (dependiendo de dónde se encuentre el panel de piel vibrante).

Las superficies de control generalmente se humedecen agregando masa a la superficie de control (internamente).

Luego hay una velocidad que nunca se excede que se establece para evitar que el avión entre en un régimen de aleteo donde todo el avión puede vibrar en una amplitud divergente y cada vez mayor, destruyendo el avión en cuestión de segundos.

Answer 3

Suena simple pero es muy difícil de hacer. Los componentes que están expuestos al flujo de aire se aseguran adecuadamente y se optimizan para evitar turbulencias a su paso que provocan vibraciones. Los componentes giratorios están equilibrados para asegurarse de que su centro de masa y centro de rotación coincidan. Casi todo lo demás está asegurado para asegurarse de que no se mueva en absoluto.

Answer 4

Los ingenieros revisan cuidadosamente los diseños para evitar el aleteo aerodinámico. Cualquier superficie de vuelo que esté cerca del aleteo se pone rígida o reequilibrada. Los controles de calidad ajustados aseguran que los componentes nuevos sean demasiado rígidos o demasiado equilibrados para revolotear. Las inspecciones periódicas confirman que los componentes permanecen equilibrados después de cientos de horas de servicio.

En los componentes de alto riesgo, como los motores a reacción, los componentes individuales se equilibran antes del ensamblaje. Luego se ejecutan motores completos en celdas de prueba para confirmar bajas vibraciones. Mientras están en servicio, los motores son ocasionalmente sujetos a análisis de vibraciones. Los componentes vibrantes se retiran, reequilibran y se vuelven a probar antes de volver a instalarlos.

Answer 5

El único avión que volé que tuvo un problema de vibración fue el entrenador T-33. Los alerones desarrollarían una vibración, lo llamamos un zumbido, a .8 mach. La solución fue la instrucción de no volar tan rápido. Intentaron solucionar el problema pero no pudieron. No sé de ningún accidente que esto haya causado, pero evitamos volar lo suficientemente rápido como para generar este zumbido.