Klappenlärm im Fahrwerksnachlauf

Klappenlärm im Fahrwerksnachlauf Klappenlärm im Fahrwerksnachlauf Michael Pott-Pollenske* Werner Dobrzynski* Stefan Oerlemans** DGLR Fachausschusssitzung T 2.3 Strömungsakustik und Fluglärm * Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.v., DLR Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik Abteilung Technische Akustik ** NLR Amsterdam Seite 1

Versuchsaufbau im AWB Versuchsaufbau im AWB 2D 3-Element- Hochauftriebskonfiguration mit 36 Wechseldrucksensoren in der Landeklappe (DLR) Fahrwerkssimulator (NLR) Schallmesstechnik: Quelllokalisierung mittels Mikrofon-Array (96 Mik., NLR) 5 Fernfeldmikrofone (DLR) Anströmgeschwindigkeiten: u = 20, 40, 60 m/s Geometrischer Anstellwinkel: α geo = 12, 15, 19 Seite 2

Fahrwerkssimulator Hinterkante der Landeklappe Hauptelement Vorflügel Fahrwerksschacht Fahrwerkssimulator (hier mit zusätzlich montierten Rädern) Konfigurationen: 2D-Flügel 2D-Flügel + Fahrwerksschacht 2D-Flügel + Fahrwerksschacht + Fahrwerkssimulator Seite 3

Interaktionslärm durch Strömungsnachläufe von Fahrwerk und Fahrwerksschacht u = 60 m/s, α geo = 15 1600 Hz 2000 Hz Strömung 2500 Hz 3150 Hz Interaktionslärm dominiert Fahrwerkslärm und Vorflügellärm. Interaktionslärm ist wichtig für Frequenzen < 5000 Hz im Modellmaßstab. Seite 4

Fernfeld Mikrofone: Aufbau und Datenanalyse Fernfeld Mikrofone: Aufbau und Datenanalyse Strömung ¼ B&K Druckmikrofone z ϕ x z = 1000 mm Analyseschritte: Korrektur für Hintergrundlärm (bis S/N < 2 db) Mikrofon Richtcharakteristik Scherschichtdurchgang Konvektionsversatz und konvektive Verstärkung Atmosphärische Dämpfung Pegel werden auf einen Abstand von 1 m Radius bezogen M1 M2 M3 M4 M5 17 mm < x < 982 mm Seite 5

Vergleich: 2D-Flügel mit/ohne Fahrwerk und Fahrwerksschacht Mikrofon Position: M1 (Abstrahlung nach vorne) 2D-Flügel u = 40 m/s α = 15 Fahrwerk installiert Fahrwerksschacht offen Spektren des Interaktionslärms werden durch energetische Subtraktion der Basiskonfiguration (2D-Flügel) berechnet Seite 6

Richtcharakteristik des Interaktionslärms Richtcharakteristik des Interaktionslärms Konfiguration: - Fahrwerk installiert - Fahrwerksschacht offen Interaktionslärm beinhaltet Lärm vom Fahrwerk und vom Fahrwerksschacht. u = 40 m/s α = 15 Abstrahlungsmaximum zeigt sich entgegen der Zuströmrichtung Seite 7

Wechseldrucksensoren auf der Landeklappe Wechseldrucksensoren auf der Landeklappe 1 Sensorpositionen in Sehnenrichtung 2 3 4 5 Sensorpositionen in Spannweitenrichtung: 6 1.5 2.4 3.3 Strömung 1.1 2.1 3.1 Vorderkante 4.6 5.5 4.1 5.1 6.1 Seite 8

Wechseldruckverteilung für 2D-Flügel + Fahrwerk Y-Pos 0-20 -40-60 -80 Strömung 27 26 35 34 5 12 17 25 33 11 4 3 2 10 9 8 16 15 14 24 23 22 32 7 1 6 13 21 31 Vorderkante 20 19 30 29 18 28 1000 Hz 122.95 120.32 117.70 115.07 112.44 109.81 107.19 104.56 101.93 99.30 96.67 94.05 91.42 88.79 86.16-100 -120-140 36-50 0 50 100 X-Pos u = 40 m/s α = 15 Seite 9

Wechseldruckverteilung für 2D-Flügel + Fahrwerksschacht Y-Pos 0-20 -40-60 -80 Strömung 27 26 35 34 5 12 17 25 33 11 4 3 2 10 9 8 16 15 14 24 23 22 32 7 1 6 13 21 31 Vorderkante 20 19 30 29 18 28 1000 Hz 122.95 120.32 117.70 115.07 112.44 109.81 107.19 104.56 101.93 99.30 96.67 94.05 91.42 88.79 86.16-100 -120-140 36-50 0 50 100 X-Pos u = 40 m/s α = 15 Seite 10

Vergleich verschiedener Konfigurationen Sensoren aus Reihe 1 bis 3 Berechnetes Strömungsfeld für u = 50 m/s und α eff = 4 ma 0.24 0.17 0.10 0.02 Die vom Fahrwerksschacht erzeugte Turbulenz strömt durch den Spalt zwischen Landeklappe und Hauptflügel während vom Fahrwerk erzeugte Turbulenz auf die Druckseite der Landeklappe auftrifft. Vom Fahrwerkschacht erzeugte Turbulenz. Vom Fahrwerk erzeugte Turbulenz Seite 11

Zusammenfassung Merkmale der Wechseldruck-Daten: Die Installation des Fahrwerks führt zu einem Anstieg der Wechseldruckpegel um ca. 30 db im Vergleich zum 2D-Flügel. Maximale Pegel treten für Frequenzen unter 1 khz auf Wechseldruckpegel skalieren mit u 4 und der Strouhalzahl Die vom Fahrwerksschacht erzeugte Turbulenz strömt durch den Spalt zwischen Landeklappe und Hauptflügel während vom Fahrwerk erzeugte Turbulenz auf die Druckseite der Landeklappe auftrifft. Merkmale des Interaktionslärm aufgrund der Fernfeld-Daten: Maximale Pegel bei 1 khz im Modellmaßstab Richtwirkung gegen die Zuströmrichtung für Frequenzen um 1 khz Fahrwerksnachlauf liefert entscheidenden Interaktionslärmbeitrag an der Klappe Schallpegel skalieren mit u 6 und der Strouhalzahl Seite 12