Senkung von Lärmemissionen bei Flugzeugen
Mit CROR-Motoren, die einen 30 % niedrigeren Treibstoffverbrauch und CO2-Ausstoß haben, könnte kann man den Zielen der Initiative Clean Sky näherkommen, die die Umweltbelastung bei Flugzeugen reduzieren will. EU-finanzierte Wissenschaftler des Projekts ISAE-SUPAERO und des Konsortiums Aéroconseil haben nun gemeinsam mit Airbus im Rahmen des Projekts ACcTIOM (Advanced pylon noise reduction design and characterization through flight worthy PIV) neue Strategien zur aktiven Strömungssteuerung entwickelt, um die Lärmentwicklung bei CROR zu minimieren. Hierfür wurde die Aerodynamik der Propeller-Pylonform optimiert und gleichzeitig ein innovatives aktives Strömungsregelsystem konzipiert, das die Wirbelschleppe bei Pylonen verhindert, bevor sie auf die CROR-Rotorblätter trifft. Das aktive Strömungsregelsystem kombiniert Schaufel- und Gebläsefunktionen und wurde mit Strömungsdynamikmodellen (Reynolds-averaged Navier-Stokes, RANS) und experimentellen Prüfständen optimiert. Ebenfalls fertiggestellt ist das Windtunnel (WT)-Testmodell des CROR-Pylons, einschließlich Ausrüstung, Instrumentierung und dem neu entwickelten eingebetteten Prototyp des aktiven Strömungsregelsystems. Für die operative Validierung des Windkanalmodells des CROR-Pylons, das mit eingebettetem Strömungsregelsystem, On-Board-Instrumentierung sowie Datenerfassungs- und Steuersystemen ausgestattet ist, wurden umfangreiche Tests im Windkanal durchgeführt. Sie bestätigten, dass das neue neue eingebettete aktive Strömungsregelsystems die Wirbelschleppe von Pylonen vermeiden kann. Zudem ist das System auch bei leichten Schwankungen der Strömungsverhältnisse robust genug, sodass eine aerodynamische Stabilisierung erreicht wird. Neben hochmodernen optischen Methoden für den In-Flight-Betrieb, die die Effizienz des CROR-Pylondesigns bestätigen, und einem aktiven Strömungsregelsystem entwickelten die Forscher auch numerische Modelle für die voraussichtlichen Vibrationen im Innern der Kabine. Mit den Modellen konnten experimentelle Prüfstände für die Vibrationsumgebung entworfen werden, so genannte VES (Vibrational Environment Simulator). Zudem beschrieb das Team eine Kontrollstrategie für hybride passive/aktive Vibrationen und die für die Entwicklung einer Vibrationskorrektur (Vibration Correction Methodology, VCM) benötigte Technik, um Einführung und sicheren Betrieb von 3C-PIV an Bord zu unterstützen. Mit der Vibrationskorrektur können Vibrationen, die mit 3C-PIV unter VES-Einfluss gemessen werden, in den Tests verringert werden. Die Technologien von ACcTIOM werden die Zertifizierung und Kommerzialisierung energieeffizienterer Flugzeuge beschleunigen. Mit einer technisch ausgereiften 3C-PIV-Vibrationsmessung können auch andere Vorgänge bei Flugzeugbauteilen besser beschrieben werden.
Schlüsselbegriffe
Gegenläufig rotierender offener Rotor, ACcTIOM, Pylon, Lärmreduzierung, Vibration
