Método detecta o início de oscilações destrutivas em turbinas de aeronaves

Flutter é um fenômeno oscilatório complexo que pode destruir pás de turbinas de aeronaves e historicamente tem sido a causa de vários acidentes aéreos. Na pesquisa aeroespacial, o flutter geralmente se refere a vibrações indesejadas e auto-sustentadas nas lâminas das turbinas que podem facilmente crescer fora de controle, destruindo-as junto com o motor e até as asas da aeronave.

Pesquisadores desenvolveram uma abordagem que pode ser usada para detecção precoce do início do flutter, resolvendo um dos principais problemas que vem atrapalhando o projeto de turbinas mais leves e eficientes. A ideia principal por trás da abordagem é que o ventilador da turbina pode ser modelado matematicamente como uma rede complexa de osciladores inter-relacionados e que a vibração é, em última análise, o resultado da sincronização progressiva de mais e mais pás como resultado do aumento do fluxo de ar que passa pela turbina.

Por meio de experimentos em um equipamento de teste de turbina, a equipe descobriu que, antes do início da vibração, uma lâmina específica começa a atuar como um “hub central” na rede e as lâminas adjacentes começam a oscilar em sincronia com ela. Essa sincronização “local” se expande rapidamente e leva à sincronização coletiva de todos os blades, resultando em vibração potencialmente catastrófica.

Nesse contexto, a representação em rede do sistema demonstrou a aplicabilidade de duas medidas locais e globais como potenciais detectores de flutuação em cascata:a força de conexão entre os nós individuais da rede e o parâmetro de sincronização da rede. O primeiro é válido para especificar as lâminas dominantes para o início da vibração em cascata. Em contrapartida, este último, que varia de 0 a 1, é mais adequado para determinar um limiar para esse início.

As descobertas combinadas lançam luz sobre o complexo fenômeno da vibração e contribuem para a sistematização acadêmica de problemas não lineares no campo da engenharia aeronáutica e ciências não lineares relacionadas. Eles podem representar técnicas promissoras para a detecção precoce do início da vibração no estado de projeto das pás.