Im Zuge der fortschreitenden Elektrifizierung von Luftfahrtantrieben rücken leise Antriebssysteme zunehmend in den Fokus zukünftiger urbaner und regionaler Mobilitätskonzepte. Dies gilt insbesondere für innerstädtisch und stadtnah operierende Luftfahrzeuge, deren gesellschaftliche Akzeptanz maßgeblich von ihrer Lärmemission abhängt.
Das Ziel des im Luftfahrtforschungsprogramm geförderten Projekts VALERIE ist die Entwicklung effizienter Verfahren zur quantitativen Bewertung der Schallerzeugung und -ausbreitung von Propulsoren kleiner Luftfahrzeuge. Der Fokus liegt auf einem geringen Rechenaufwand bei gleichzeitig hoher Vorhersagegüte, wobei alle wesentlichen geometrischen Einflussgrößen berücksichtigt werden. Diese Verfahren sollen eine gezielte Lärmreduktion durch eine Gesamtsystemoptimierung bereits in der Vorauslegung ermöglichen. Hierfür werden im Rahmen von VALERIE Reduced-Order-Modelle (ROM) für die Lärmemissionen von Mantelpropellern und freien Propellern entwickelt. Diese Modelle basieren auf Methoden höherer Ordnung und bieten eine signifikante Reduktion des Rechenaufwands im Vergleich zu klassischen Verfahren der Computational Aeroacoustics (CAA). Die ROMs ermöglichen eine präzise Bewertung und Optimierung der Lärmemissionen auch neuartiger Antriebskonfigurationen. Zudem erlauben sie eine einheitliche und vergleichbare Analyse von freien Propellern und Mantelpropellern.
Am IFAS werden in VALERIE gezielt dreidimensionale Gestaltungsmaßnahmen an Mantelpropellern hinsichtlich ihres Einflusses auf die Lärmentstehung untersucht. Mithilfe hochaufgelöster uRANS-Simulationen werden Validierungsdaten für Aerodynamik und Akustik generiert, wobei insbesondere die Rotor-Stator-Interaktion und ihre akustischen Auswirkungen, wie tonale Anteile, Breitbandlärm und Ausbreitungscharakteristik im Fokus stehen.