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TU Berlin

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Forschung

Akustische Schalldämpfer

Donnerstag, 20. Januar 2011

Bis 2020 sollen Flugzeuge um zehn Dezibel leiser sein als heute – ein Forschungsprojekt

Der neue "Liner" ist für den Einbau in Flugzeugtriebwerken vorgesehen
Lupe

Anwendungsorientierte Forschung ist ein wichtiges Ziel der Ingenieurwissenschaften. Dies gilt besonders für den Bereich Lärmbekämpfung am Flugzeug, wie aktuelle Debatten über Flugrouten und deren Lärmauswirkung für den neuen Flughafen BBI belegen.

Die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Frank Thiele und Prof. Dr. Lars Enghardt, TU- Professor und Leiter der DLR-Abteilung Triebwerksakustik, forschen seit mehreren Jahren gemeinsam auf dem Gebiet der akustischen Schalldämpfer, sogenannter "Liner".

Ohne ihren gezielten Einsatz in Flugzeugtriebwerken wären aktuelle Lärmgrenzwerte unerreichbar. Bis 2020 sollen Flugzeugtriebwerke um 10 Dezibel leiser sein als heute. Was sich nach wenig anhört, stellt jedoch eine Halbierung des empfundenen Lärmpegels dar und ist nur durch konsequente Weiterentwicklung aller Triebwerkskomponenten erreichbar. Auch "Liner" haben noch ein großes Potenzial für die Lärmreduzierung. Setzt man sie einer Strömung aus, verändern sich allerdings ihre akustischen Eigenschaften. Grundlegende Untersuchungen zu diesem Aspekt wurden bereits im Rahmen des Vorgängerprojektes LIMiT durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Das kürzlich bewilligte DFG-Transferprojekt UNLIMITED (UNiversal Liner Impedance Modelling based on Improved Tests and EDuction methods) soll nun auf diesen Ergebnissen aufbauen. Über einen Zeitraum von drei Jahren umfasst es Sachmittel und zwei wissenschaftliche Mitarbeiter für rund 400 000 Euro.

Für die Zusammenarbeit im Rahmen des Projektes wurde mit der PFW Aerospace AG ein kompetenter Kooperationspartner gewonnen, der als einziger in Deutschland Schalldämpfer für die Triebwerksanwendung konzipiert. PFW hat sich nach der Ausgründung aus dem Airbus-Konzern einen Namen mit der Zulieferung verschiedenster Strukturkomponenten für die internationale Luftfahrtindustrie gemacht. Diese Bauteile sind derzeit in vielen gängigen Verkehrsflugzeugen unter anderem von Airbus (A300–A380) und Boeing (787) sowie in Triebwerken von Rolls-Royce im Einsatz.

In Zusammenarbeit mit der MeliCon GmbH entwickelte das Unternehmen die Schalldämpferstruktur "Silent Structure". Sie ermöglicht die Herstellung tragender Bauteile mit schalldämpfender Wirkung.

Wie ein Sandwich sieht das Testobjekt "Silent Structure" mit Deckgewebe "Silent Metal" aus. Das Konzept zur Lärmminderung bei Triebwerken wurde bereits mit dem "Airtec Award" ausgezeichnet
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Die Dämpfer bestehen aus einer Kastenstruktur, welche durch einen patentierten Schweißprozess mit einer Bodenplatte und dem Deckgewebe namens "Silent Metal" verbunden wird. Als Materialien kommen Titan oder hochwertige Stähle zum Einsatz, die "Silent Structure" verschleißärmer und robuster als marktübliche "Liner" machen. Dieses wegweisende Konzept wurde bereits mit dem "Airtec Award" ausgezeichnet und auf dem "Path of Innovation" der ILA 2008 vorgestellt.

Um nun die physikalischen Effekte der Schalldämpfung derartig komplexer Liner besser zu verstehen und diese Erkenntnisse für Weiterentwicklung und Design zu nutzen, bot sich die Zusammenarbeit von Universität und Industriepartner an. Im Transferprojekt werden dazu im Strömungskanal verschiedene von PFW gefertigte Dämpfer mit Mikrofonmessungen untersucht. Auf Basis der Messdaten wird der "Liner" modelliert und numerisch untersucht, um Vorhersagen zur Lärmminderung beim Einsatz im Triebwerk zu ermöglichen. Den Meilenstein am Ende des Projektes bildet ein Großversuch mit einem Dämpfer für eine reale Gasturbine, in den die Erfahrungen des Projektes einfließen sollen. Das Projektkonzept ermöglicht allen beteiligten Partnern, ihre Kompetenzen einzubringen, zu bündeln und von den Ergebnissen zu profitieren. Mit einem Kick-off-Meeting am 27. 10. 2010 bei PFW in Speyer wurde das Projekt schließlich auf den Weg gebracht. Dabei standen die detaillierte Messplanung und die frühzeitige Vorbereitung des Großversuches im Vordergrund.

Mit UNLIMITED wird an der Technischen Universität Berlin die Forschung für einen leiseren Luftverkehr weiter vorangetrieben. Das Konzept des Transferprojektes ermöglicht zudem die direkte Umsetzung von Maßnahmen durch den Kooperationspartner PFW.

Dipl.-Ing. Stefan Busse / Quelle: "TU intern", 1/2011

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