Dem Krach von Triebwerken auf der Spur
In einer aufwendigen Messkampagne haben Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt Tests an laufenden Flugzeugturbinen durchgeführt. Dabei wollten sie jene Strömungen identifizieren, die den meisten Lärm erzeugen.
Um die turbulenten Geschwindigkeits- und Dichtschwankungen in der Strömung hinter dem Triebwerk sichtbar zu machen, haben die Wissenschaftler optische Messsysteme, die im wesentlichen mit Spezialkameras und Lasern arbeiten, mit einer Anordnung von Mikrofonen synchronisiert.
Foto: DLR
Fluglärmgegner wünschen sich in der Regel eines: dass der anliegende Flughafen die Anzahl seiner täglichen Starts und Landungen verringert. Mehr Ruhe verschaffen könnten lärmgeplagten Bürgern aber auch Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Sie wollen herausfinden, wie die Geräuschentwicklung der Turbinen großer Passagierjets reduziert werden kann. Das Problem: Erst einmal müssen die Wissenschaftler aufklären, wo genau vor, in oder hinter der Turbine der lauteste Schall entsteht.
Da Tests an laufenden Triebwerken auf dem Boden zwangläufig Lärm erzeugen, waren die Forscher froh, dass ihr Projekt SAMURAI in der größten Lärmschutzhalle Europas durchgeführt werden konnte. Die Techniksparte der Lufthansa hatte das 8740 Quadratmeter große und 23 Meter hohe Gebäude am Flughafen Hamburg zur Verfügung gestellt.
Optische Lasermessung kombiniert mit akustischer Geräuscherfassung
Bislang ist klar: Es sind die sehr turbulenten Strömungen im Abgasstrahl der Turbinen, die den meisten Lärm erzeugen. Da diese Strukturen aber sehr schwanken, musste herausgefunden werden, welche dieser zahlreichen Strömungsmuster und Dichtestrukturen die höchste Lautstärke verursachen. Für diese Detektivarbeit setzten die Wissenschaftler des DLR-Instituts für Aerodynamik und Strömungstechnik auf eine Kombination aus optischen und akustischen Messsystemen.
Laufende Triebwerke im Stand: Für die Messkampagne des Projekts Samurai nutzen die Lärmforscher eine Lärmschutzhalle der Lufthansa. Untersucht wird das DLR-Forschungsflugzeug A320-ATRA.
Quelle: DLR
Sie bestehen aus Spezialkameras und Lasern – und damit synchronisierten Mikrofonen. Um die Strömungsmuster im Laserlicht sichtbar zu machen, wurden kleinste lichtstreuende Partikel eingesetzt. Übrigens: Dass die an einem ausgewachsenen Airliner befestigten Triebwerke zeitgleich akustisch und laseroptisch überwacht wurden, ist eine Weltpremiere.
Das langfristige Ziel der Untersuchung am Forschungsflugzeug A320-ATRA bringt Prof. Dr. Lars Enghardt vom DLR-Institut für Antriebstechnik auf den Punkt: „Entscheidend ist die Frage, wie die Strömung im Triebwerk noch besser beeinflusst werden kann, um den Lärm dahinter zu senken.“
Computersimulationen werden verbessert
Für Triebwerkshersteller, erklärt Enghardt, können die Messergebnisse eine wichtige Grundlage sein, um Antriebe mit weniger Strahllärm zu entwickeln. „Möglichkeiten sind hier beispielsweise, den Triebwerksstrahl zu verlangsamen und heiße Turbinenabgase mit der kalten Außenluft am Ende des Triebwerks schneller zusammenzuführen.“
Die gewonnenen Erkenntnisse lassen die Forscher in verbesserte Computersimulationen des Triebwerkfreistrahls einlaufen. Bereits in den vergangenen Jahren haben technische Neuerungen an Triebwerken zu deutlich weniger Lärm geführt.
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