Wissen über Triebwerkgeräusche sorgt für weniger Lärm
Lärmschutz ist ein Aspekt im Flugzeugbau, dem immer mehr Bedeutung zukommt. Bei konventionellen Verkehrsflugzeugen ist die Analyse der Geräuschquellen aufgrund der komplexen Systeme und Geometrien ein herausforderndes Problem. Wellenleistungstriebwerke sind ein Modellsystem zur Analyse von Fluglärm und sind schon allein genommen sehr wichtig. Diese Triebwerke optimieren die Wellenleistung anstelle des Düsenschubs und werden häufig bei Hubschraubern eingesetzt. Auch dieses Luftfahrzeug produziert eine enorme Menge Lärm. Das Auspuffbreitbandgeräusch (von 0 bis 4 Kilohertz(kHz)) ist das zweitstärkste vorherrschende Geräusch, was hauptsächlich auf die Verbrennung und den Triebwerkslärm (wobei das heiße Abgas die Rotorblätter dreht) mit sehr kleinen Beitrag von der Düse zurückzuführen ist. Somit repräsentiert es das Kerntriebwerksgeräusch und stellt eine einfachere Geometrie ohne Störgeräusche dar, an dem das komplexe Thema der Fluglärmerzeugung untersucht werden kann. An dem Projekt "Turboshaft engine exhaust noise identification" TEENI arbeitende EU-finanzierte Wissenschaftler wählten dieses einfachere System aus, das repräsentativ für Flugzeuggasturbinen und entscheidend für die Minimierung von Hubschrauberlärm ist, um den Lärm insgesamt zu Leibe zu rücken. Zur Erkennung und somit Minimierung des Kerntriebwerksgeräuschs entwickelten die Wissenschaftler neuartige, den harten Triebwerksbedingungen standhaltende Druck- und Temperatursensoren, um dynamische Triebwerksparameter zu messen. Sie glichen die im Fernfeld gemessenen Geräusche mit internen Messungen ab. Die im Projektrahmen entwickelten Lärmquellen-Ausschaltverfahren (noise sources breakdown technique, NSBT) wurden zur Ermittlung der vorherrschenden Lärmemissionsquellen eingesetzt. Das Team entwickelte außerdem Modelle zur Bewertung der Geräuschentwicklung, -ausbreitung und -abstrahlung durch das Turbinenabgas. Tests mit maßstabsgetreuen Wellenleistungstriebwerken erleichterten die Auffüllung einer umfassenden Datenbank, der ersten ihrer Art überhaupt. Insgesamt demonstrierte das Projekt, dass niederfrequente Geräusche vor allem auf die Verbrennung zurückzuführen sind. Bei den hohen Frequenzen war der Beitrag der Hochdruckturbine hauptverantwortlich für den Lärm. Das Breitbandgeräusch für Frequenzen höher als 2 kHz konnte noch nicht vollständig erklärt werden und weist somit die Richtung der zukünftigen Forschung. Die TEENI-Modelle und Sensoren stellen einen wichtigen Beitrag zu dem Handwerkszeug dar, das Flugzeugentwickler und -hersteller dringend brauchen, und werden zweifellos das Verständnis und somit die Geräuschreduzierung und -zertifizierung erleichtern. Auch auf zahlreichen anderen Gebieten sollte es Kommerzialisierungschancen geben.
