Rotortriebwerke von Flugzeugen sind besonders Treibstoffeffizient, verursachen aber hohe Lärmpegel bei bestimmten Frequenzen. So entsteht eine starke Lärmbelästigung der Passagiere. Aus diesem Grund hat das DLR gemeinsam mit dem Industriepartner DIEHL Aviation ein neues Konzept zur Lärmreduktion in Flugzeugen entwickelt, welches die lärmverursachenden Vibrationen von Kabinenbauteilen mit Hilfe von Sensoren und Aktuatoren unterdrückt. Ein großer Vorteil des neuen Systems ist dessen Modularität und die damit verbundene flexible Einsetzbarkeit in ausgewählten Bereichen der Flugzeugkabine. Jedes aktive Kabinenbauteil arbeitet für sich und reduziert den Schallpegel in seiner Umgebung (siehe Abbildung). Auch Passagierdurchsagen oder das Maskierungs-geräusche können direkt über das Bauteil abgespielt werden.
Smarte Bauteile mit integrierten digitalen Komponenten
Im Flugzeug vibriert nahezu jedes Bauteil. Dies führt bei flächigen Bauteilen zu einer Schallabstrahlung in die Kabine. Ein wichtiges Bauteil in diesem Zusammenhang ist das Seitenwandpaneel (Lining), weil es eine relativ große Oberfläche besitzt und viele Passagiere direkt vor diesem sitzen. Ein herkömmliches Lining besitzt zur Schalldämmung lediglich ein dünnes rückwärtiges Dämmpaket. Dieses ist bei tiefen Frequenzen (< 500 Hz) nahezu wirkungslos. Rotortriebwerke erzeugen jedoch starken multi-tonalen Lärm in diesem Frequenzbereich. Aus diesem Grund wurde im Projekt SYLVIA ein neuartiger Ansatz verfolgt. Aus einem herkömmlichen Lining wurde ein smartes Bauteil durch die Integration von Aktuatoren, Sensoren und digitaler Signalverarbeitung. Die Sensoren erfassen die lärmerzeugenden Vibrationen mit Beschleunigungssensoren und leiten die Signale ans die digitale Steuerungseinheit weiter. Diese führt eine akustische Bewertung dieser Signale durch und berechnet Ansteuersignale für die Aktuatoren. Durch die Einleitung entsprechender Kräfte in das Bauteil werden die Vibrationen so beeinflusst, dass der Schallpegel vor dem Lining reduziert wird.
Hoch schalldämmend und trotzdem leicht
Das smarte Lining wurde im Akustiklabor und im DLR-Versuchsflugzeug Dornier Do728 mit einer synthetischen Lautsprecheranregung erprobt. Mit nur zwei Aktuatoren konnte der mittlere Schalldruckpegel vor dem Lining um 8 Dezibel im Labor und um 7 Dezibel in der Do728 reduziert werden. Die Zusatzmasse der aktiven Komponenten wird mit 0,2 kg abgeschätzt. Damit erreicht das smarte Lining eine spezifische Schallpegelreduktion von bis zu 40 Dezibel pro Kilogramm.
