Triebwerke für leise Flugzeuge
Ein schneller Überblick über die jüngsten EU-finanzierten Projekte zeigt erhebliche Fortschritte bei numerischen Werkzeugen zur Prognose von Fluglärm. Es werden schlüssige Antworten zu Quellmechanismen benötigt, da man den Lärm möglicherweise nur weiter reduzieren kann, wenn man die Triebwerksarchitektur berücksichtigt und komplexe Strömungsbedingungen bestimmen kann. Man muss die Mechanismen verstehen, die dem durch die eingebauten Triebwerke verursachten Lärm zugrunde liegen, und angemessene Gestaltungsempfehlungen abgeben, um ein Triebwerk mit ultra-hohem Nebenstromverhältnis (ultra-high bypass ratio, UHBR) in ein Flugzeug integrieren zu können. Im EU-finanzierten Projekt "Jet noise of high bypass ratio engine: Installation, advanced modelling and mitigation" (JERONIMO) werden derzeit die physischen Mechanismen untersucht, die den Düsenlärm jener UBHR-Triebwerke steuern, die ein Nebenstromverhältnis von mehr als 12 aufweisen. Auf der Basis von Versuchen charakterisieren die Wissenschaftler den Düsenlärm der separaten oder eingebauten UBHR-Triebwerke, wobei sie auch die Interaktion zwischen Düse und Flügel berücksichtigen. Mithilfe von reflexionsarmen Windkanalversuchen und numerischen Simulationen werden die Wissenschaftler die Prozesse zur Charakterisierung und Prognose des Lärms auf Gültigkeit prüfen. Auf Basis der Ergebnisse werden sie Richtlinien für eine geräuscharme Gestaltung zukünftiger UHBR-Triebwerke ableiten. Eine einheitliche Datenbasis auf europäischer Ebene in den großen Lärm-Versuchsanlagen wird eine verbesserte Messtechnik liefern. Dazu gehören neben der Bestimmung des Fernfeldlärms und des Nahfelddrucks auch die sogenannte Particle Image Velocimetry (PIV), ein berührungsloses optisches Verfahren zur Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern in der Strömungsmechanik. Die Projektarbeit umfasst auch die Anpassung und Gültigkeitsprüfung der modernen Werkzeuge für numerische Strömungsmechanik und die Entwicklung einer Methodik zur Prognose von Fahrtwind-Einflüssen. Die Untersuchung wird sich auf komplexe Interaktionsmechanismen der Strömungen an Düsen und Flügeln konzentrieren. Die Wissenschaftler werden die wichtigsten Strömungsmerkmale identifizieren, indem sie die experimentellen Daten mit den numerischen Daten eingehend verknüpfen und zum Beispiel eine Korrelation zwischen stationären oder instationären Strömungsbedingungen und der Akustik herstellen. Es werden innovative Düsen entwickelt und Empfehlungen zu den relativen Positionen der Düse und der Tragfläche abgegeben. Bisher haben die Projektmitglieder wichtige Arbeit in Bezug auf die Charakterisierung des Lärms durch UHBR-Düsen und die Durchführung einer numerischen Simulation für die Aeroakustik der Düsen geleistet. Darüber hinaus haben sie Vorgaben für die Gestaltung eines Düsenmodells, die Testmatrizen und die Windkanaltests zusammengestellt. Das Projekt JERONIMO sollte zu leiseren Flugzeugen und reduzierten Produktentwicklungszeiten und Kosten führen, so dass die europäische Luftfahrtindustrie ihre starke Position halten kann.
Schlüsselbegriffe
Düsenlärm, Langstreckenflüge, Strömungsverhältnisse, ultra-hohes Nebenstromverhältnis, Interaktion zwischen Düse und Flügel
