VIPER

Aufgrund der zu erwartenden Energie-Transformation des Luftfahrtsektors spielen neue ökoeffiziente Open-Rotor-Antriebe und voranschreitendes Leichtbaudesign eine entscheidende Rolle beim Entwurf zukünftiger Luftfahrzeuge. Neben den Vorteilen der verbesserten Energieeffizienz ist jedoch mit einer erhöhten Lärmemission in der Kabine und daher mit einem verminderten Komfortempfinden der Passagiere zu rechnen. Die Berücksichtigung der Kabinenakustik in der Entwurfsphase ist daher wünschenswert, um eine nachhaltige gesellschaftliche Akzeptanz zukünftiger Luftfahrtzeuge zu gewährleisten und damit einen Beitrag zur umweltfreundlichen Luftfahrt zu leisten.

Um die Kabinenakustik in den Bewertungsprozess von zukünftigen Flugzeugkonfigurationen einfließen zu lassen, ist jedoch eine zuverlässige Quantifizierung des Kabinenlärms erforderlich. Genau darauf zielt das Projekt VIPER ab: Im Projekt sollen neue und effiziente Methoden und Messhardware entwickelt und validiert werden, die die zu erwartende Lärmbelastung in Flugzeugkabinen vorhersehbar und damit bewertbar machen und zugleich die Auslegung von robusten Lärmminderungsmaßnahmen ermöglichen.

Im DLR-Teilvorhaben des Projekts VIPER werden folgende Ziele angestrebt:

Entwicklung und Validierung eines MEMS-Sensorarrays für hochauflösende vibroakustische Messungen

Die Verfügbarkeit eines hochauflösenden Messsystems für vibroakustische Messungen ist für das Verständnis der Ursachen des Kabinenlärms und damit für zukünftige Flugzeugentwicklungen von hoher Relevanz. Aufgrund ihrer geringen Kosten erscheinen MEMS-Sensoren für diese Aufgabe als besonders attraktiv, da sie die schnelle, kostengünstige Erfassung akustisch relevanter Schwingungen ermöglichen.

Entwicklung eines Aktuatorarrays

Die Übertragung von Druckschwankungen von der Flugzeugaußenhaut zu den Passagieren und der Besatzung findet in einem breiten Frequenzbereich über komplexe Strukturen und unterschiedliche Materialien statt. Die realistische experimentelle Untersuchung dieser Übertragung erfordert eine geeignete realistische Anregung für entsprechende Versuche im Labor. Erfolgreiche Versuche mit Lautsprecherarrays sind bisher durch die Dimensionen der Lautsprecher und die Kosten pro Lautsprecher begrenzt. Eine integrierte Schaltung auf PCBs verbunden mit kostengünstigen Miniaturlautsprechern, z.B. basierend auf MEMS-Technologie, ermöglicht diese bisherige Limitation zu durchbrechen.

Entwicklung und Validierung einer Methodik zur vollständigen Charakterisierung der Blocked Forces

Die Charakterisierung der Blocked Forces liefert ein detailliertes Verständnis des vibroakustischen Verhaltens von Flugzeugantrieben. Die Erkenntnisse können für zukünftige virtuelle Tests genutzt werden, um im Hinblick auf den Kabinenlärm effizientere Flugzeugkomponenten zu entwerfen. Außerdem ermöglicht die Kenntnis über die Blocked Forces die Definition von Anforderungen, die Hersteller bei der Entwicklung neuer Antriebssysteme beachten müssen.

Etablierung einer automatisierten Modellgenerierung für die Kabinenlärmprognose

Automatisierte Methoden zur Modellgenerierung ermöglichen die Einbindung und Analyse von Kabinenlärm in die frühen Phasen des Flugzeugentwurfs. Auf diese Weise lassen sich neue Flugzeugentwürfe direkt hinsichtlich ihrer internen Lärmbelastung untersuchen und diese Disziplin gleichberechtigt in die ganzheitliche Betrachtung des multidisziplinären Entwurfs integrieren. Weiterhin können durch die Betrachtung von Lärmminderungsmaßnahmen frühzeitig notwendige Maßnahmen für die Reduktion von Lärm im Innenraum identifiziert werden.

Entwicklung robuster Lärmreduktionsmaßnahmen