Räumliche hochauflösende vibroakustische Messung zur Charakterisierung eines Kurzstreckenflugzeugrumpfs im mittleren Frequenzbereich

Abstract

Luftfahrtstrukturen sind überwiegend Leichtbaustrukturen und somit anfällig für Schwingungen. Gerade die Triebwerke erzeugen Schwingungen im mittleren und höheren Frequenzbereich, welche sich in Form von Körperschall über die Flügel bis zum Flugzeugrumpf ausbreiten. Durch die Kopplung des Rumpfes mit der Luftkavität der Kabine strahlt der Körperschall in die Kabine ab, wo er als Lärm wahrgenommen wird. Um die akustischen Auswirkungen auf die Kabine durch neue Technologien bewerten zu können, sind sowohl validierte Simulationsmodelle als auch Analysemethoden notwendig. In dieser Arbeit wurde das "Acoustic Flight-LAB" als Testumgebung verwendende. Das "Acoustic Flight-LAB" ist ein maßstabsgetreuer Nachbau eines Flugzeugsumpfes aufgebaut in einem schallabsorbierenden Akustiklabor. Für eine Validierung und Korrelation der Simulationsmodelle im mittleren Frequenzbereich wird eine hohe räumliche Auflösung des Schwingungsverhaltens des Flugzeugrumpfes benötigt. Auch eine Einteilung der Frequenzbereiche durch deren Charakteristiken setzt eine hohe räumliche Auflösung voraus. Dafür sind sowohl das Schwingungsverhalten der Hautfelder, Stringer, Spanten und des Fußbodens als auch der Druckschwankungen in der Luftkavität der Kabine für eine vollständige Charakterisierung der Rumpfkomponenten nötig. In der hier präsentierten Arbeit wurde die Schwingungsantwort aller Hautfelder, Stringer und Spanten des "Acoustic Flight-LAB" Demonstrators mit Beschleunigungssensoren gemessen. Mit Hilfe eines wandernden Rings aus Sensoren konnten die Schwingungsantworten an 11310 Punkten des Rumpfes ermittelt werden. Ein weiteres Sensornetz war notwendig den Fußboden zu charakterisieren und mit einem wandernden Raster von Mikrophonen konnte die Schalldruckverteilung in der Kabine identifiziert werden. Die verwendeten Methoden liefern hochwertige Daten, welche für die die Validierung, Korrelation und Frequenzbereichscharakterisierung verwendet werden können.