MASALAH kebisingan pada mesin pesawat terbang menjadi salah satu tantangan utama dalam dunia penerbangan global. Untuk mengatasi persoalan ini, para tim peneliti di NASA Glenn Research Center mengandalkan serangkaian instrumen akustik khusus guna mengukur aliran udara dan tingkat kebisingan mesin secara presisi.
Data yang dihasilkan dari berbagai pengujian di fasilitas NASA Glenn ini menjadi rujukan utama bagi komunitas reduksi kebisingan penerbangan global. Informasi eksperimental tersebut dimanfaatkan untuk memvalidasi teori serta menguji keakuratan perangkat lunak pemprediksi kebisingan pesawat.
Guna mengidentifikasi dan memetakan sumber suara, NASA Glenn menerapkan beberapa teknologi pengukuran akustik canggih, di antaranya:
1. Rotating Rake Mode Measurement System (RRMS)
Suara dengung berfrekuensi tinggi (tone) yang mengganggu pada mesin turbofan umumnya membutuhkan penanganan khusus, seperti pemasangan liner canggih atau sistem kontrol kebisingan aktif. Namun, untuk merancang sistem peredam yang tepat, para insinyur memerlukan informasi detail mengenai karakter modal dari suara tersebut.
Informasi ini tidak dapat ditangkap oleh mikrofon statis atau diam. Oleh karena itu, sejak dekade 1990-an, para insinyur NASA Glenn memelopori penggunaan mikrofon berputar (rotating microphone rakes). Teknologi ini telah diuji pada berbagai fasilitas, mulai dari pengujian Advanced Noise Control Fan Rig dan terowongan angin 9- by 15-Foot Low Noise Wind Tunnel, hingga uji darat skala penuh pada mesin turbofan.
2. Microphones Phased Arrays
Sistem phased array menggunakan susunan mikrofon dalam format satu dimensi (1D), dua dimensi (2D), atau tiga dimensi (3D). Ketika data suara dari susunan mikrofon ini diproses, lokasi tepat dari sumber kebisingan dapat dipetakan secara akurat.
Sistem Array48 milik NASA Glenn telah digunakan secara luas untuk mendeteksi sumber bising pada aliran jet model skala, model kipas counter-rotating open rotor, hingga mesin militer F404 skala penuh. Melalui pendanaan NASA, dikembangkan pula metode penempatan mikrofon di dalam saluran kipas (fan duct) mesin untuk menentukan lokasi sumber bising pada bilah rotor yang berputar.
3. Laser Doppler Velocimetry dan Proba Hotwire
Suara dengung mengganggu dapat timbul akibat gangguan periodik, seperti ketika hembusan angin dari bilah kipas berinteraksi dengan stator vane di belakangnya. Selain itu, kebisingan rentang luas (broadband noise) juga muncul saat mesin pesawat menghisap udara yang turbulen.
Untuk meredam masalah ini, tim peneliti mengukur kecepatan aliran udara secara rinci sebelum, sesudah, dan di antara rotor serta stator menggunakan instrumen khusus seperti hotwire probes dan Laser Doppler Velocimeters (LDV). Hasil pemetaan kecepatan udara ini memungkinkan insinyur melihat visualisasi gangguan yang dihasilkan oleh rotor, sekaligus memvalidasi kalkulasi perkiraan kebisingan mesin turbofan. (NASA/Z-2)