Stand und Perspektive der Lärmemissionen bei Flugtriebwerken

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1 Stand und Perspektive der Lärmemissionen bei Flugtriebwerken Lars Enghardt Institut für Antriebstechnik, Triebwerksakustik Veranstaltung Minderung des Fluglärms 19. Juni 2012

2 DLR: Standorte und Mitarbeiter Ca Mitarbeiter arbeiten in 34 Forschungsinstituten und Einrichtungen an 16 Standorten. Büros in Brüssel, Paris und Washington. Standorte des DLR mit Schallquellund Ausbreitungsforschung Jülich Köln Bonn Stade Hamburg Bremen Trauen Braunschweig Göttingen Neustrelitz Berlin Triebwerk, Quelllokalisierung bei Überflügen: Berlin Umströmungslärm, Installationseffekte: Braunschweig Windkanalmesstechnik, Kabinenlärm, Lärmkarten, : Göttingen Lampoldshausen Stuttgart Augsburg Oberpfaffenhofen Weilheim

3 Schallquellen am Verkehrsflugzeug Tragflügel Triebwerke Fahrwerke Flugzeugrumpf Landeklappen Leitwerke Strahl-Klappen- Wechselwirkung Strahllärm Reflexion Strahllärm am Flügel Bildquelle: Wikimedia Commons

4 (Zweistrom-)Turboluftstrahltriebwerk Quelle: Wikimedia Commons

5 Lärmquellen in Triebwerken Fan Töne bei verschiedenen Frequenzen Breitbandlärm Buzz saw -Lärm Turbine Hochfrequente Töne Hochfrequenter Breitbandlärm Jet Tieffrequenter Breitbandlärm Verdichter Hochfrequente Töne Breitbandlärm Brennkammer Tieffrequenter Breitbandlärm

6 Stand der Technik

7 Antriebe moderner Verkehrsflugzeuge (A380) Bildquelle: GE GP7200 eine Triebwerksoption des Airbus A380

8 Antriebe moderner Verkehrsflugzeuge (B787) Quelle: Boeing GE GenX RR Trent 1000 Bypassverhältnis BPR > 10

9 Passive schalldämpfende Auskleidung (Liner) Helmholtz-Resonator Liner in Triebwerkseinläufen Perforierte Liner in Brennkammern Quellen: google; Rienstra;Pratt &Wittney; Hennecke

10 Reduktion des Freistrahllärms - Freistrahl ist Schallquelle außerhalb des Triebwerks, daher nur begrenzt reduzierbar. - Gezahnte Düsen (Chevrons) einzig wirksame Methode mit nur geringem Schubverlust - Gezahnte äußere Düse verbessert Mischung des Freistrahls mit der umgebenden Luft. - Gezahnte innere Düse verbessert Mischung zwischen dem heißen Kernstrahl (innen) und dem kalten Nebenstromstrahl (außen). Quelle: Boeing

11 Erfolge bei der Lärmminderung dargestellt mit normiertem Seitenlinienpegel 23 db

12 Perspektiven

13 Fortschrittliche lärmarme Triebwerkstechnologien Integrierter aeroakustischer Entwurf (Einlass / Rotor / Stator) Adaptive Schallabsorber Leise Düse Heißstrom- Schallabsorber passive Breitband- Schallabsorber Aktive Lärmminderung Aktiver Stator Aktive Schallabsorber Quelle: EU

14 Neue Flugzeugkonzepte Quelle: Airbus Quelle: Airbus Quelle: Airbus Quelle: ISVR Quelle: Silent Aircraft Initiative, Cambridge-MIT Institute Quelle: DLR

15 Technologien für leise Triebwerke (der Zukunft) Hochbypass-Triebwerke und Chevron-Düsen zur Reduzierung des Strahllärms Langsam laufende Fans zur Reduzierung des Fan-Lärms Ummantelte Rotoren zur Beherrschung der Schallabstrahlung Hochgenaue Aeroakustikverfahren zur gezielten Auslegung lärmarmer Triebwerkskomponenten ( Design-to-Noise ) Hocheffiziente Liner zur passiven Schalldämpfung Komplett neues Flugzeugdesign mit teilweise integrierten Triebwerken Miniaturisierte Schallerzeuger zur Generierung von Anti-Schall ( Aktive Lärmminderung ) Fantest mit aktiver Geräuschminderung (Quelle: DLR) Chevron-Düsen (Quelle: Boeing / Rolls-Royce)

16 Die Triebwerksentwicklung der Zukunft Technologieentwicklung - strategische Vernetzung von Forschungseinrichtungen und Triebwerksindustrie - hochmoderne Prüfstände und Messverfahren - State-of-the-art Simulationstechnik - kontinuierliche und systematische Technologieentwicklung (z.b. BMWi LuFo-Programm) - konsequente und zügige Technologieverwertung Quelle: DLR Produktentwicklung - hochgenaue multi-disziplinäre Simulationsverfahren - effiziente Optimierungsalgorithmen - hoch qualifizierte und gut ausgebildete Ingenieure Quelle: Rolls-Royce

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