O avião acaba de deixar o seu ponto de estacionamento. Rola lentamente em direção à pista, acompanhado pelo ronronar regular dos seus motores. Na cabine, os passageiros terminam de arrumar os seus pertences, apertam o cinto e lançam um último olhar ao telemóvel antes da descolagem.
Depois, o aparelho alinha-se na pista.
Durante alguns segundos, tudo parece quase calmo. O avião imobiliza-se por vezes brevemente, como se estivesse a respirar fundo. De repente, o regime dos motores aumenta. O estrondo torna-se mais potente, os assentos começam a vibrar e a paisagem começa a passar cada vez mais depressa atrás das janelas.
Poucos instantes depois, as rodas deixam o solo.
Para alguns passageiros, este ruído é emocionante. Representa a potência, a velocidade e o início da viagem. Para outros, pode ser impressionante, ou até ligeiramente inquietante. Por que é que os aviões fazem tanto ruído na descolagem? Os motores são realmente levados ao seu limite? E por que é que o ruído parece diminuir bruscamente alguns segundos após a subida?
A resposta reside principalmente na quantidade de energia necessária para acelerar um aparelho que pesa várias dezenas, ou até centenas de toneladas. Mas os motores não são os únicos responsáveis. O deslocamento do ar, o trem de aterragem, os flaps e até o ambiente em redor do aeroporto contribuem para esta impressão sonora.
Para compreender o que se passa, é preciso recuar ao momento em que o avião começa a acelerar.
Um avião não descola graças à velocidade das suas rodas
Ao contrário de um carro, um avião não utiliza as suas rodas para acelerar na pista. As rodas giram livremente e servem principalmente para suportar o aparelho enquanto este está no solo.
São os motores que empurram o avião para a frente.
Num avião comercial moderno, estes motores são geralmente turbofans. Por detrás deste nome um pouco técnico esconde-se um princípio bastante simples: o motor aspira uma enorme quantidade de ar pela frente, acelera-o e depois expele-o para trás.
Por reação, o avião é empurrado para a frente.
Uma parte do ar atravessa o núcleo do motor. É comprimido, misturado com combustível e depois queimado na câmara de combustão. Esta combustão produz gases muito quentes que se expandem, fazem girar as turbinas e são expulsos para trás.
Mas nos motores modernos, uma grande parte da potência é também produzida pela ventoinha, a imensa hélice carenada visível na parte frontal do motor. Esta desloca uma massa de ar considerável em redor do núcleo do motor.
Quando o avião rola tranquilamente em direção à pista, os motores funcionam a um regime relativamente moderado. Produzem apenas a potência suficiente para deslocar o aparelho no solo.
Na descolagem, a situação muda completamente.
Os motores devem acelerar um avião muito pesado até uma velocidade suficiente para que as suas asas gerem a sustentação necessária. Dependendo do tipo de aparelho, do seu peso e das condições do dia, esta velocidade pode ser largamente superior a 200 quilómetros por hora.
É preciso atingir esta velocidade numa distância limitada.
Os pilotos aumentam, portanto, fortemente a potência dos motores. Uma quantidade muito maior de ar é aspirada, acelerada e expelida em poucos segundos. É esta subida brusca de potência que provoca o estrondo característico ouvido no início da descolagem.
O ruído provém sobretudo do ar deslocado pelos motores
Poder-se-ia pensar que o ruído de um motor a jato vem apenas da combustão do combustível. Na realidade, uma grande parte do som provém do deslocamento do ar.
O motor aspira ar pela frente e expele-o para trás a grande velocidade. Quando este ar acelerado encontra o ar exterior, os dois fluxos misturam-se. Esta mistura cria turbulências, variações de pressão e ondas sonoras.
Quanto maior for a diferença de velocidade entre o ar expelido pelo motor e o ar envolvente, mais intenso pode ser o ruído.
As pás da ventoinha produzem também a sua própria assinatura sonora. Elas giram muito rapidamente e interagem com o ar, bem como com as diferentes estruturas situadas no interior do motor.
A isto somam-se os compressores, as turbinas e a circulação dos gases no núcleo do motor.
O som final ouvido pelos passageiros ou pelas pessoas situadas perto do aeroporto não é, portanto, um ruído único. Trata-se de uma mistura complexa composta pelo sopro da ventoinha, pelo fluxo dos gases, pelas vibrações mecânicas e pelas turbulências criadas em redor do motor.
Na descolagem, todos estes fenómenos tornam-se mais intensos porque o motor funciona a um regime elevado.
É um pouco como a diferença entre uma ventoinha a girar lentamente e a mesma ventoinha regulada na sua velocidade máxima. O princípio permanece idêntico, mas a quantidade de ar deslocada e o nível sonoro já não são os mesmos.
À escala de um motor de avião, as proporções são obviamente muito mais impressionantes.
Os aviões utilizam sempre a potência máxima?
A expressão «potência máxima» é frequentemente utilizada pelos passageiros para descrever a descolagem. No entanto, os motores não são sistematicamente utilizados na sua potência máxima.
Antes de cada partida, os pilotos calculam o desempenho necessário tendo em conta numerosos parâmetros:
-
o peso do avião;
-
o comprimento da pista;
-
a temperatura exterior;
-
o vento;
-
a altitude do aeroporto;
-
o estado da pista;
-
a presença eventual de obstáculos;
-
a configuração do aparelho.
Quando as condições são favoráveis, é frequentemente possível descolar com potência reduzida.
Imaginemos um avião bastante leve, uma pista longa, uma temperatura moderada e um vento favorável. Nesta situação, seria inútil pedir aos motores toda a potência de que são capazes. Uma potência inferior basta para acelerar e descolar com toda a segurança.
Este método permite reduzir o desgaste dos motores, limitar as tensões mecânicas e prolongar a vida útil de certos componentes. Pode também diminuir ligeiramente o consumo e o ruído.
Na Airbus, os passageiros apaixonados pela aviação ouvem por vezes falar de descolagem em potência « FLEX ». Noutros aparelhos, fala-se nomeadamente de potência reduzida ou de « derate ». Os métodos de cálculo não são exatamente os mesmos, mas a ideia geral consiste em não utilizar mais potência do que a necessária.
Pelo contrário, uma potência mais elevada pode ser necessária quando o avião está pesado, a pista é curta ou a temperatura é elevada.
O ar quente é menos denso do que o ar frio. Os motores e as asas podem, portanto, ter um desempenho inferior quando está muito calor. Os aeroportos situados em altitude apresentam uma dificuldade semelhante, pois o ar aí é também menos denso.
Nestas condições, a descolagem pode exigir mais potência e uma distância de aceleração mais longa.
O ruído ouvido não depende, portanto, apenas do tipo de avião. Varia também segundo o peso, a meteorologia, o aeroporto e o desempenho calculado para o voo.
Por que é que o ruído parece ainda mais forte perto do solo?
Um avião pode produzir muito ruído na descolagem, mas a nossa perceção é também influenciada pela sua proximidade.
No momento em que os motores aumentam o regime, o aparelho encontra-se ainda no solo ou a apenas algumas dezenas de metros de altitude. Os passageiros estão sentados a poucos metros dos motores, enquanto as pessoas que vivem em redor do aeroporto podem encontrar-se diretamente sob a trajetória de partida.
A distância entre a fonte sonora e o ouvinte permanece, portanto, relativamente pequena.
Alguns minutos depois, o avião já voa a vários milhares de metros de altitude. Os motores continuam a produzir potência, mas o som parece muito menos impressionante a partir do solo porque o aparelho se afastou.
O ambiente do aeroporto pode também amplificar ou modificar a perceção do ruído.
O som pode refletir-se no solo, nos edifícios, nos terminais ou em certas superfícies metálicas. O relevo circundante influencia também a sua propagação. Num vale, por exemplo, os ruídos podem difundir-se de forma diferente do que numa zona totalmente aberta.
As condições meteorológicas desempenham também um papel. O vento pode transportar o som numa direção particular, enquanto as variações de temperatura na atmosfera podem curvar as ondas sonoras.
Esta é uma das razões pelas quais um avião pode parecer invulgarmente ruidoso em certos dias, mesmo que a sua descolagem seja perfeitamente normal.
Os motores não são os únicos a fazer ruído
Durante os primeiros segundos do voo, o avião encontra-se numa configuração muito diferente da utilizada em cruzeiro.
Os flaps estão estendidos nas asas para aumentar a sustentação a baixa velocidade. Dependendo do aparelho, outras superfícies hiper-sustentadoras podem também estar estendidas.
Estes elementos modificam a forma da asa e perturbam o fluxo do ar. Permitem ao avião descolar a uma velocidade razoável, mas produzem também mais resistência e ruído aerodinâmico.
O trem de aterragem contribui também para o nível sonoro.
Enquanto as rodas permanecem fora, o ar encontra os pneus, as pernas do trem, as portas e os diferentes mecanismos. Todos estes elementos criam turbulências.
No momento preciso da aceleração na pista, os passageiros ouvem também o rolamento das rodas no solo. Uma pista nunca é perfeitamente lisa. Os pneus passam sobre juntas, ranhuras, marcações e pequenas irregularidades.
Quanto mais o avião acelera, mais este estrondo se torna rápido e intenso.
Quando o aparelho deixa o solo, o ruído de rolamento desaparece bruscamente. Mas quase imediatamente, outro ruído pode fazer-se ouvir: o da recolha do trem de aterragem.
As rodas começam a recolher para a fuselagem ou para as asas. Mecanismos hidráulicos entram em movimento, as portas abrem-se e depois fecham-se, e as rodas podem continuar a girar durante um curto instante.
Para um passageiro que não conhece estes sons, o resultado pode parecer inquietante: vibrações, estalidos, estrondos surdos ou ruídos mecânicos sob o piso.
No entanto, tudo isto faz parte do funcionamento normal do avião.
Por que é que os motores parecem abrandar logo após a descolagem?
Este é provavelmente um dos momentos que mais surpreende os passageiros.
O avião acaba de descolar. Os motores são ruidosos, o ângulo de subida parece importante e, de repente, o estrondo diminui. Algumas pessoas têm então a impressão de que os motores perderam potência, ou até que se desligaram.
Na realidade, trata-se geralmente de uma redução normal de potência.
A potência utilizada para deixar o solo não precisa de ser mantida durante toda a subida. Uma vez o avião em voo, a uma altitude prevista pelo procedimento, os pilotos reduzem o regime dos motores para uma potência adaptada à subida.
Esta transição pode ser automática ou comandada pelos pilotos, dependendo do tipo de aparelho e dos procedimentos da companhia.
Como o regime do motor diminui, o ruído baixa também. A diferença pode parecer importante porque intervém após uma fase muito sonora.
O avião continua, no entanto, a subir normalmente.
Em certas regiões, os procedimentos de redução de ruído podem tornar esta mudança ainda mais percetível. O objetivo é limitar o incómodo sonoro sobre as zonas habitadas, mantendo as margens de desempenho e de segurança necessárias.
A trajetória pode também mudar pouco depois da descolagem. O avião pode reduzir ligeiramente o seu ângulo de subida para acelerar e começar a recolha progressiva dos flaps.
Para um passageiro, isto pode dar a impressão de que o aparelho «cai» ligeiramente. No entanto, o avião continua geralmente a subir. A sua atitude torna-se simplesmente menos inclinada, o que modifica as sensações sentidas no assento.
O ruído diminui, o nariz baixa ligeiramente e os motores mudam de regime: estes eventos são normais e previstos.
Por que é que o ruído muda várias vezes durante a subida?
Após a redução de potência, o som dos motores pode ainda evoluir várias vezes.
O avião acelera progressivamente, recolhe os seus flaps e adapta o seu regime de subida. Os motores não funcionam a um ajuste fixo desde a descolagem até à altitude de cruzeiro.
Ajustam-se permanentemente às necessidades do aparelho.
O controlo de tráfego aéreo pode pedir ao avião para manter temporariamente uma certa velocidade ou uma certa altitude. Os pilotos ou os automatismos adaptam então a potência.
Quando os flaps recolhem, o ruído aerodinâmico muda também. A asa recupera progressivamente uma configuração mais lisa, melhor adaptada às velocidades elevadas.
Os passageiros podem ouvir motores elétricos ou mecanismos hidráulicos a deslocar as superfícies. Em certos aviões, estes ruídos são particularmente reconhecíveis.
As mudanças de regime não significam, portanto, que os motores funcionam de forma irregular. Mostram, pelo contrário, que o avião adapta a sua configuração a cada etapa do voo.
A descolagem não é um evento único. É uma sucessão rápida de fases:
-
aplicação de potência;
-
aceleração na pista;
-
rotação;
-
subida;
-
recolha do trem;
-
redução para a potência de subida;
-
aceleração;
-
recolha progressiva dos flaps.
Cada uma destas etapas possui os seus próprios sons e sensações.
Onde se ouve mais o ruído na cabine?
O nível sonoro depende muito do lugar ocupado no avião.
Os passageiros sentados perto dos motores ouvem naturalmente mais certas frequências e vibrações. Nos aviões cujos motores estão instalados sob as asas, a zona situada em redor das asas pode parecer particularmente ruidosa durante a descolagem.
Na parte da frente da cabine, o estrondo dos motores é frequentemente menos presente, embora o ruído do ar em redor da fuselagem se torne mais percetível quando a velocidade aumenta.
Na parte de trás, a perceção depende fortemente da conceção do avião. O som produzido pelos motores e pelas turbulências pode ser mais marcado.
Em certos aparelhos regionais cujos motores estão instalados na parte de trás da fuselagem, a repartição do ruído é obviamente diferente.
Os turboélices têm também uma assinatura sonora particular. As suas hélices giram rapidamente e geram um ruído mais ritmado, por vezes acompanhado de vibrações bem percetíveis na cabine.
Isto não significa necessariamente que sejam menos seguros ou menos eficientes. A sua propulsão produz simplesmente um som diferente do de um avião equipado com turbofans.
Mesmo dois assentos situados no mesmo aparelho podem oferecer experiências sonoras diferentes segundo a sua proximidade com uma porta, uma asa, um motor ou certas partes da estrutura.
Por que é que alguns aviões são muito mais silenciosos?
Nem todos os motores produzem a mesma quantidade de ruído.
Os antigos turbofans aceleravam geralmente uma quantidade de ar menor a uma velocidade muito elevada. Este método podia gerar um jato particularmente ruidoso.
Os motores modernos de alto índice de diluição adotam uma abordagem diferente. A sua grande ventoinha desloca uma massa de ar muito maior, mas acelerando-a menos bruscamente.
Esta solução permite produzir potência de forma eficiente, reduzindo ao mesmo tempo o ruído e o consumo de combustível.
É nomeadamente por esta razão que os motores modernos possuem diâmetros impressionantes. Em certos aviões recentes, a carenagem do motor é quase tão larga como a fuselagem de um pequeno avião comercial.
Os fabricantes trabalham também na forma das pás, nas entradas de ar e nos materiais instalados nas carenagens.
Certas superfícies internas são revestidas com painéis acústicos concebidos para absorver uma parte das ondas sonoras. Estas estruturas contêm pequenas cavidades que prendem ou atenuam certas frequências.
Em alguns motores, observam-se também bordos serrilhados na parte de trás da carenagem ou do bocal. Estas formas, frequentemente chamadas de chevrons, permitem tornar mais progressiva a mistura entre os fluxos de ar e podem reduzir certas componentes do ruído.
Os engenheiros estudam também as fontes de ruído aerodinâmico. A forma dos trens de aterragem, dos flaps e dos seus mecanismos pode ser otimizada para limitar as turbulências.
Graças a estas melhorias, um avião de grande porte moderno pode por vezes parecer menos ruidoso do que um avião muito mais pequeno concebido várias décadas antes.
O tamanho do aparelho não basta, portanto, para determinar o seu nível sonoro.
Como é que os aeroportos tentam limitar o ruído?
Mesmo que os aviões modernos sejam geralmente menos ruidosos do que os seus predecessores, o incómodo sonoro continua a ser um assunto importante para as populações que vivem em redor dos aeroportos.
As trajetórias de partida são frequentemente concebidas para evitar, tanto quanto possível, as zonas mais densamente povoadas.
Os pilotos seguem procedimentos precisos que indicam os rumos, as altitudes e, por vezes, os momentos em que a potência ou a configuração devem ser modificadas.
Certos aeroportos impõem também restrições durante a noite. Os aviões mais ruidosos podem ser proibidos a certas horas, sujeitos a taxas suplementares ou limitados no número de movimentos autorizados.
Estações de medição são instaladas em redor das plataformas para registar o ruído produzido pelas descolagens e aterragens.
É preciso, contudo, recordar que as trajetórias não podem ser escolhidas apenas em função do ruído. A segurança, a meteorologia, o relevo, o tráfego aéreo e o desempenho dos aparelhos permanecem prioritários.
Um avião não pode simplesmente contornar cada habitação. Os procedimentos procuram, portanto, um compromisso entre segurança, eficiência e redução do incómodo.
Um avião elétrico não faria ruído nenhum?
A ideia de um avião quase silencioso é sedutora. No entanto, mesmo um aparelho elétrico continuaria a produzir ruído.
Um motor elétrico elimina a combustão e certas fontes mecânicas presentes num turbofan. Mas tem sempre de acionar uma hélice, uma ventoinha ou outro sistema que permita acelerar o ar.
Ora, deslocar uma grande quantidade de ar produz inevitavelmente som.
A isto soma-se o ruído aerodinâmico criado pelo fluxo do ar em redor das asas, da fuselagem, dos flaps e do trem de aterragem.
A baixa velocidade, a propulsão constitui frequentemente uma fonte sonora importante. Mas quando a velocidade aumenta, o ruído do ar em redor do aparelho torna-se cada vez mais importante.
Os futuros aviões elétricos ou híbridos poderão provavelmente ser mais silenciosos em certas fases de voo. Não serão, contudo, nunca totalmente silenciosos.
Fazer voar uma máquina pesada a grande velocidade implica necessariamente deslocar muito ar.
É preciso preocupar-se quando a descolagem é muito ruidosa?
Na imensa maioria dos casos, um ruído importante na descolagem é perfeitamente normal.
O avião deve acelerar rapidamente, os motores funcionam a um regime elevado, as rodas rolam na pista e as asas estão configuradas para produzir muita sustentação a baixa velocidade.
Após a subida, o trem de aterragem recolhe, os flaps mudam de posição e a potência é ajustada. Todas estas ações provocam ruídos, vibrações e mudanças de sensação.
Os pilotos não se fiam, obviamente, apenas no som dos motores.
Dispõem de numerosos instrumentos que indicam o seu regime, a sua temperatura, a sua pressão, o seu consumo e o seu funcionamento geral. Os sistemas do avião monitorizam também numerosos parâmetros e sinalizam as anomalias.
Um ruído invulgar ouvido por um passageiro não significa, portanto, automaticamente que um problema está a ocorrer.
A posição do assento, a meteorologia, a potência utilizada e a configuração do aparelho podem tornar uma descolagem mais sonora do que outra.
É também frequente que um passageiro note subitamente um som simplesmente porque lhe presta mais atenção. Uma vez preocupado, cada vibração ou mudança de regime pode parecer anormal.
Compreender o desenrolar da descolagem permite frequentemente viver esta fase de forma muito mais serena.
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Muito ruído para arrancar várias toneladas do solo
Se os aviões fazem tanto ruído na descolagem, é antes de mais porque devem realizar algo de extraordinário em muito pouco tempo.
Um aparelho que pesa várias dezenas ou centenas de toneladas deve acelerar o suficiente para que as suas asas comecem a sustentá-lo. Para o conseguir, os seus motores aspiram e aceleram uma quantidade imensa de ar.
O ruído da descolagem é, portanto, o da potência, mas também o das rodas na pista, do ar em redor das asas, dos flaps estendidos e do trem de aterragem.
Uma vez em voo, o ruído diminui geralmente. Os motores passam para uma potência de subida, o trem recolhe, os flaps são progressivamente recolhidos e o avião afasta-se do solo.
Da próxima vez que ouvir o estrondo dos motores a encher a cabine, saberá, portanto, o que está a acontecer.
O avião não está simplesmente a fazer ruído.
Está a acelerar uma massa de ar gigantesca para transformar uma máquina de várias toneladas num aparelho capaz de deixar o solo e subir em direção ao céu.
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O ruído impressionante ouvido na descolagem está diretamente ligado ao funcionamento dos reatores e à imensa quantidade de ar que deslocam. Para descobrir com mais precisão o que se passa no interior de um motor de avião, aqui tem um vídeo simples e pedagógico que explica cada etapa do seu funcionamento.
FAQ sobre o ruído dos aviões na descolagem
Por que é que os motores se tornam subitamente ruidosos na pista?
Os pilotos aumentam fortemente a potência para acelerar o avião até à sua velocidade de descolagem. Os motores aspiram e deslocam então muito mais ar, o que aumenta o nível sonoro.
Os motores são sempre utilizados na sua potência máxima?
Não. Quando o peso do avião, o comprimento da pista e as condições meteorológicas o permitem, os pilotos podem utilizar uma potência reduzida calculada antes da descolagem.
Por que é que o ruído diminui bruscamente após a subida?
Uma vez o avião em subida, os pilotos reduzem geralmente a potência de descolagem para uma potência adaptada à subida. Esta diminuição é normal e não significa que os motores se desliguem.
Qual é o ruído grande ouvido sob o avião após a descolagem?
Provém frequentemente da recolha do trem de aterragem. As rodas recolhem, as portas abrem-se e depois fecham-se, o que pode provocar estrondos, estalidos e vibrações.
Por que é que algumas descolagens parecem mais ruidosas do que outras?
O ruído depende do tipo de avião, do seu peso, da potência utilizada, da temperatura, do vento, da pista e do lugar ocupado na cabine.
Os aviões grandes são sempre os mais ruidosos?
Não. Um avião de grande porte moderno equipado com motores recentes pode ser menos ruidoso do que um avião mais pequeno mas mais antigo. A conceção do motor conta mais do que o tamanho do aparelho isoladamente.
Os aviões modernos são realmente mais silenciosos?
Sim, de uma forma geral. Os motores de alto índice de diluição, os materiais acústicos e as melhorias aerodinâmicas permitiram reduzir sensivelmente o ruído das novas gerações de aviões.
Um avião elétrico seria totalmente silencioso?
Não. Mesmo sem combustão, restaria o ruído das hélices ou das ventoinhas, bem como o ruído aerodinâmico produzido pelo ar em redor da fuselagem, das asas e do trem de aterragem.
