Ruhigere Rotorflugzeuge
Die EU-Luftfahrtindustrie muss nachhaltige Wege zur Reduzierung der Umweltbelastung finden, um dem Klimawandel zu begegnen. CROR-Motoren, die aus hintereinander angeordneten und gegenläufig drehenden Rotorblättern bestehen, können Treibstoffverbrauch und Emissionen wesentlich reduzieren und die Vortriebsleistung steigern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Flugzeugkonstruktionen, bei denen Geräusche vom Gehäuse zum Boden abgeleitet werden, ist der Geräuschpegel beim CROR-Design problematisch, da keine Lüfter das Geräusch der Rotorblätter abdämpfen. Daher suchte das EU-finanzierte Projekt ENITEP (Experimental and numerical investigation of turbulent boundary layer effects on noise propagation in high speed conditions) Möglichkeiten zur Verringerung der Lärmbelastung, indem die Schallwellen bereits bei ihrer Entstehung in der Rumpfgrenzschicht unterbrochen werden. Das Projektteam führte an einem herkömmlichen Hochgeschwindigkeitswindkanalmodell Messungen der stationären und unstetigen Aerodynamik von Grenzschichten durch. Ein In-Flow-Rauschen injizierte Breitband-Rauschen bei Frequenzen, die für CROR-Konfigurationen typisch sind. Auf diese Weise konnte die Qualität der Brechungsphänomene an einer breiten Palette von Strömungsgeschwindigkeiten bis zu 0,78 Mach untersucht werden. Ausgewählte experimentelle Testfälle wurden mit Fluiddynamikmodellen durchgeführt. Mittels numerischer Modelle wurde das Ausgangsrauschen simuliert und die Genauigkeit computergestützter Aeroakustikwerkzeuge getestet. Die mit den aeroakustischen Computermodellen berechneten Schallspitzen übertrafen dabei die Werte, die in den Tests gemessen wurden. Mit diesen Daten lässt sich auch Energieverlust der Schallausbreitung auf der Rumpfgrenzschicht für Geschwindigkeiten von 0,40 bis 0,75 Mach errechnen. Die von ENITEP entwickelten Windkanalmodelle und Messtechniken können in künftigen Projekten eingesetzt werden und damit neue Entwicklungen in der europäischen Luftfahrtindustrie fördern. Mit den neuen numerischen Werkzeugen können Modelle zu stetigen Brechungseffekten in turbulenten Grenzschichten erstellt werden. Bessere Berechnungen der Lärmbelastung können in die Konstruktion künftiger Flugzeuge einfließen, um Geräusche bei CROR-Motoren zu reduzieren und gleichzeitig den Wirkungsgrad zu verbessern.
Schlüsselbegriffe
CROR, Geräuschübertragung, ENITEP, turbulente Grenzschicht, Aeroakustikmodelle
