Projektbeschreibung

Teilprojekt A6

Die Integration eines Propellerantriebs in die Oberseite des Tragflügels soll durch die Wechselwirkung der Propellerdruckfelder mit der Flügelstruktur eine erhebliche Außengeräuschreduzierung am Boden gegenüber der Standardkonfiguration (Anordnung der Propeller vor dem Flügel) bewirken. Hiermit ist eine Verstärkung des Schalls in andere Richtungen und damit potentiell eine Verschärfung der Innengeräuschprobleme aufgrund von Luft-, aber auch von Körperschall verbunden. In diesem Teilprojekt werden Grundlagenuntersuchungen durchgeführt, die eine Abschätzung und Minderung des Körperschalls ermöglichen sollen. Als entscheidende Maßnahme zur Minderung werden poröse Oberflächen eingesetzt. 

Poröse Oberflächen beeinflussen den Strömungslärm, also den Schall im an die Struktur angrenzenden Fluid, in der Regel positiv. Durch die offenporige Gestaltung wird zudem die Anregung des Körperschalls beeinflusst: in der Fluidphase der porösen Struktur breitet sich der Schall als Kompressionswelle aus. Die Festkörperphase des porösen Materials wird ebenfalls angeregt, so dass sich dort eine Dichte- und eine Schubwelle ausbreiten. Alle drei Wellen in der porösen Oberfläche regen die darunter liegende Struktur des Tragflügels an. Für eine zutreffende Vorhersage der Weiterleitung des durch die instationären Strömungsfelder der Propeller angeregten Körperschalls über die Tragflügel in die Kabine ist daher eine zutreffende Modellierung der Ein- und Weiterleitung des Körperschalls notwendig.

Vorrangiges wissenschaftliches Ziel ist die wissenschaftlich fundierte Modellierung und Berechnung des Eintrags und der Weiterleitung von Körperschall, der aus von Propellern verursachten Strömungsfeldern resultiert. Von besonderem Interesse ist dabei, mit welchem kontinuumsmechanischen Ansatz die porösen Oberflächen der Strukturen und die Lasteinleitung bei den speziellen Gegebenheiten (z. B. Art der Anregung durch Strömungsfelder und Größenskala der Poren) zu modellieren sind und wie die Kopplung des porösen Materials mit der Tragflügelstruktur umzusetzen ist. Dies stellt eine wesentliche Grundlagenarbeit zur Beurteilung von Kabinenlärm bei zukünftigen Flugzeugkonfigurationen mit Propellerantrieb dar. In der ersten Phase liegt der Fokus auf Untersuchungen des Tragflügels mit poröser Oberfläche. Detaillierte Untersuchungen sämtlicher Schallpfade in die Kabine inklusive des Körperschalleintrags direkt über die Propellergondel in den Rumpf erfolgen in einer späteren Phase.