Neue technische Verfahren und Instrumente zur Geräuschminderung im Cockpit und in der Kabine
Cockpit- und Kabinengeräusche stehen bei der Konstruktion neuer Flugzeuge im Vordergrund. Eine der Hauptgeräuschquellen beim Reiseflug sind aerodynamische Geräusche, genauer gesagt turbulente Grenzschichten, da diese eine turbulente Wanddruckschwankung entlang des Flugzeugrumpfes hervorrufen, wodurch Vibrationen verursacht und Innengeräusche erzeugt werden. „Durch die Integration neuer externer Geräte zur Verbesserung der Kommunikation an Bord und den Trend zu größeren Kabinen werden sich diese von der turbulenten Grenzschicht ausgestrahlten Geräusche auch stärker auf die Innengeräusche von Zivilflugzeugen der nächsten Generation auswirken“, so Romain Leneveu, Koordinator des EU-finanzierten Projekts CANOBLE. Die Geräuschquellen der Flugzeugzelle werden durch die Entwicklung einer neuen Flugzeugarchitektur erheblich verändert. „Dadurch wird weiter zu Innengeräuschen beigetragen“, fügt Leneveu hinzu. „Es ist daher zwingend erforderlich, Technologien und Prozesse zur Berücksichtigung dieser Veränderungen in der Entwurfsphase zu entwickeln.“
Vorschläge für neue Strategien zur Gestaltung der Flugzeugarchitektur von morgen
Um den durch die turbulente Grenzschicht verursachten Innengeräuschen entgegenzuwirken, fertigte und instrumentierte das CANOBLE-Team ein maßstabsgetreues Modell eines Cockpit- und Kabinenbereichs, das in einem großen Aeroakustik-Windkanal getestet wurde. In diesem Windkanal entwickelte, implementierte und validierte das Team wichtige Test- und Simulationstechnologien. Zu den Haupttechnologien gehören ein Druckflächensensor zur Messung turbulenter Grenzschichtanregungen und ein Multiphysik-Workflow für Innengeräusche. Um die Einschränkungen bei der Messung turbulenter Grenzschichten zu umgehen, entwickelten die Projektpartner zudem ein innovatives ultradünnes Druckflächen-Array. Dieses Array ermöglicht dank der Drucksensoren genaue Messungen. Die Partner zeigten, dass die neue Generation numerischer mikroelektromechanischer Sensoren „eine neue Messtechnik eröffnen wird, mit der sich Größen messen lassen, die derzeit von der Industrie nicht erfasst werden können“, erklärt Leneveu. „Dank des innovativen Super-Sensor-Arrays zur Wanddruckmessung ist jetzt eine neue Einnahmequelle realisierbar.“ Außerdem validierten die Partner einen numerischen Workflow zur Vorhersage von Innengeräuschen.
Bereitstellung einer einzigartigen experimentellen Datenbank
Das Projektteam erstellte eine Datenbank, die alle Aspekte der Physik, der Aerodynamik, des instationären Wanddrucks, der Vibration und der Akustik umfasst. „Es wurde eine neuartige experimentelle und numerische Datenbank zum Nutzen der europäischen Lärmschutzgemeinschaft und der europäischen Luftfahrtindustrie eingerichtet“, bemerkt Leneveu. Denn eine solche Datenbank gibt es derzeit noch nicht. Darüber hinaus entwickelten die Teammitglieder einen neuen für die Luftfahrtforschung geeigneten akademischen Prüfstand. Die Bereitstellung von Konstruktionsmethoden für geräusch- und massearme Cockpits und Kabinen stellt einen großen Schritt nach vorn dar. „Die Reduzierung der Masse ist umweltfreundlich und weniger Geräusche führen zu mehr Komfort“, fährt er fort. CANOBLE befindet sich jetzt in der Betriebsphase. Die Projektmitglieder wollen sich in Zukunft auch mit der Geräuschmessung unter realen Flugbedingungen befassen und mithilfe künftiger EU-Fördermittel ein neues geräuscharmes Cockpit sowie eine neue geräuscharme Kabine entwerfen. „Wir haben ein einzigartiges Kompetenzpaket zur Bekämpfung der durch die turbulente Grenzschicht im Cockpit und in der Kabine erzeugten Innengeräusche vorgeschlagen und sowohl Dienstleistungen als auch Hardware für die Entwicklung leiserer und sicherer Mobilitäts- und Industrieausrüstungen auf den Markt gebracht“, so Leneveu abschließend. „Die Fertigung leiserer Flugzeuge ist definitiv ein Wettbewerbsvorteil auf dem Markt.“
Schlüsselbegriffe
CANOBLE, Kabine, Cockpit, turbulente Grenzschicht, Flugzeug, Innengeräusche, Flugzeugarchitektur
