Um den Triebwerkslärm in Kabinen effektiv zu reduzieren, forscht ein Team im DLR an neuartigen Innenverkleidungen von Flugzeugen. Die entwickelte smarte Innenverkleidung bietet viele Anwendungen, die in bestehenden und zukünftigen Flugzeugen zum Einsatz kommen können. So ist es mit dem System möglich Dämmmaterial einzusparen oder die Kabinenakustik zu verbessern. Es kann dazu beitragen, den Kabinenlärm von Propeller-Triebwerken oder treibstoffsparenden Triebwerken mit offenen Rotoren (Counter Rotating Open Roto – CROR) oder offenen Fans (Unducted Single Fan – USF) zu reduzieren. Darüber hinaus ermöglichen die Zusatzfunktionen einer smarten Innenverkleidung, z. B. Passagierdurchsagen abzuspielen oder Sensordaten für Analysezwecke bereitzustellen.
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Das smarte Kabinenbauteil besteht aus dem passiven Verkleidungsteil und einer Signalverarbeitungseinheit, welche mit Aktuatoren und Sensoren verkabelt ist. Mit Hilfe der Aktuatoren werden Kräfte in das Verkleidungsteil eingeleitet, um die vom Triebwerk hervorgerufenen Schwingungen und den dadurch erzeugten Schall zu reduzieren. Die Signalverarbeitungseinheit berechnet die Ansteuersignale für die Aktuatoren aus den Signalen von Beschleunigungssensoren und Mikrofonen. Mit diesem System lassen sich besonders gut einzelne Töne des Triebwerks reduzieren. Im Unterschied zu konventionellen Dämmstoffen ist die Wirksamkeit bei tiefen Frequenzen unterhalb von 500 Hz besonders hoch.
Im März 2022 fand eine Messkampagne im DLR-Versuchsflugzeug Falcon 2000 LX „iSTAR“ statt, um das Schwingungsverhalten und die Schalleinstrahlung der hinteren Kabinensektion detailliert zu vermessen. Der Hangar und dessen Vorfeld auf dem Braunschweiger DLR-Gelände boten den passenden Raum für die Versuche. Die DLR-Einrichtung Flugexperimente und dem DLR-Entwicklungsbetrieb unterstützen die Versuche. Im Hangar wurde die Flugzeugstruktur mit Hilfe von elektrodynamischen Krafterregern (Shakern) in Schwingung versetzt. Somit konnte die Schwingungs- und Schallübertragung vom Rumpf in die Kabine detailliert vermessen und analysiert werden. Die Ergebnisse fließen in ein dynamisches Finite-Elemente-Modell ein, welches das DLR-Institut für Aeroelastik gegenwärtig aufbaut. Auf dem Vorfeld wurden Schwingungs- und Schallmessungen unter Triebwerksanregung im Stand durchgeführt. Die Kabinenakustik wurde mit einem beweglichen Mikrofonaufbau schrittweise mit 26 Mikrofonen an zwölf Positionen (insgesamt 312 Mikrofonpositionen) vermessen. Mit Hilfe dieser Messdaten wird nun ein smartes Deckenpaneel in der Simulation und im Akustiklabor des DLR entwickelt, welches in einer zweiten Messkampagne in 2023 im iSTAR erprobt werden wird.
Dieses Projekt wurde im Rahmen des Clean Sky 2 Joint Undertaking Forschungsprogramms der Europäischen Union Horizon 2020 Forschungs- und Innovationsprogramm der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. CS2-LPA-GAM-2020-2023-01.
This project has received funding from the Clean Sky 2 Joint Undertaking under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No CS2-LPA-GAM-2020-2023-01.
