22. Januar 2016

Im Kern des Flug­lärms: Neue Er­kennt­nis­se für lei­se­re Trieb­wer­ke

Die ge­tes­te­te Tur­bi­nen­stu­fe
Bild 1/4, Credit: Laboratorio di Fluidodinamica delle Macchine der Politecnico di Milano.

Die getestete Turbinenstufe

In der Tur­bi­ne wird die in­ne­re Ener­gie der hei­ßen Trieb­werks­luft in Ar­beit zum An­trieb des Flug­zeugs um­ge­setzt. Hier liegt ein Ent­ste­hungs­ort von so­ge­nann­tem "co­re noi­se", ei­ner der in RE­CORD un­ter­such­ten Lärm­quel­len.
Simulation der Brenn­kam­mer-Tur­bi­nen-In­ter­ak­ti­on
Bild 2/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0).

Simulation der Brennkammer-Turbinen-Interaktion

Spe­zi­ell die strö­mungs­me­cha­ni­sche und akus­ti­sche Zu­sam­men­wir­kung von Brenn­kam­mern und Tur­bi­nen und der dar­aus ent­ste­hen­de Lärm stan­den bei dem Pro­jekt RE­CORD im Fo­kus.
Auf­bau der Ver­suchs­brenn­kam­mer in RE­CORD
Bild 3/4, Credit: Laboratoire d'Énergétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion, (EM2C) vom Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS).

Aufbau der Versuchsbrennkammer in RECORD

Die Brenn­kam­mer, in Zu­sam­men­spiel mit der da­nach an­ge­or­de­ten Tur­bi­ne, bil­det den Haupt­ver­ur­sa­cher von "co­re noi­se", dem Lärm aus dem Kern von Trieb­wer­ken.
Strö­mungs­si­mu­la­ti­on des Brenn­kam­mer­test­falls in RE­CORD
Bild 4/4, Credit: Lehrstuhl für Thermodynamik der Technischen Universität München.

Strömungssimulation des Brennkammertestfalls in RECORD

Die ver­läss­li­che nu­me­ri­sche Vor­her­sa­ge des Strö­mungs- und Schall­fel­des von Brenn­kam­mer-Tur­bi­nen-Sys­te­men ist es­sen­ti­ell für die Ent­wick­lung zu­künf­ti­ger, lei­ser Flug­zeug­trieb­wer­ke.

Die Luftfahrt in Europa soll umweltfreundlicher und leiser werden. Um dem Kern des Fluglärms auf den Grund zu gehen, nahmen Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) nun Flugzeugtriebwerke auseinander und erstellten physikalische Modellierungen. In umfangreichen Tests gingen die Forscher auf die Suche nach Antworten auf die Fragen: Wie und wo genau entsteht der Lärm in Flugzeugtriebwerken? Wie verändern sich Lärmquellen bei bestimmten Umbauten an Triebwerksbauteilen? Das Ergebnis: Ein neues Modell für die Konzeption von leiseren Triebwerken.

Dem Lärm auf der Spur

Fluglärm kann sehr unterschiedliche Gründe haben. Wo der Lärm aber genau entsteht und wie dieser vermindert werden kann, beschäftigt Techniker und Wissenschaftler seitdem es Flugzeuge mit Gasturbinen gibt. "Uns haben besonders die Prozesse zwischen der Turbine und der Brennkammer interessiert", erklärt Dr. Friedrich Bake vom DLR-Institut für Antriebstechnik. "Dazu haben wir verschiedene Experimente entworfen und an den jeweils am besten geeigneten Prüfständen im In- und Ausland getestet." Den Trieb­werk­sakus­tik-Forschern ist es dabei erstmals gelungen, die Physik hinter dem sogenannten Kerntriebwerksschall (englisch: "Core Noise") zu vermessen und in einem numerischen Modell darzustellen.

Mit dem entwickelten Modell lassen sich die Prozesse bei der Entstehung von Kerntriebwerksschall genau aufzeigen. Das bedeutet nicht nur ein allgemein besseres Verständnis von Lärmentstehung, sondern ermöglicht nun auch das Design von leiseren und umweltfreundlicheren Triebwerken. In speziellen Tests an verschiedenen Forschungsstandorten Europas wurde es geprüft und validiert. "Die Messergebnisse werden in einer Datenbank der weltweiten Forschungsgemeinschaft zur Verfügung gestellt", erzählt Dr. Bake. "So können unsere Forschungen auch in neuen Projekten oder Anwendungsstudien zum Einsatz kommen."

Das DLR koordinierte die Arbeiten im Rahmen des EU-Projekts Re­se­arch on Co­re Noi­se Re­duc­ti­on (RE­CORD) pro­ject zusammen mit 18 europäischen Partnern.

Kontakt
  • Fabian Locher
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Kom­mu­ni­ka­ti­on, Re­dak­ti­on Luft­fahrt
    Telefon: +49 2203 601-3959
    Fax: +49 2203 601-3249

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  • Dr.-Ing. Friedrich Bake

    In­sti­tut für An­triebs­tech­nik, Trieb­werk­sakus­tik
    Telefon: +49 30 310006-24
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