Untersuchung der Schallentstehung und -abstrahlung elektrischer Maschinen für neuartige elektrifizierte Luftfahrtantriebe

Kurzfassung

Um die Klimaziele, wie sie beispielsweise von der Europäischen Union formuliert wurden, zu erreichen, werden derzeit neuartige Flugzeugkonzepte mit elektrifizierten Flugantrieben untersucht. Teil dieser Antriebssysteme werden elektrische Maschinen sein, die zum Beispiel im motorischen Betrieb den Propulsor antreiben. In elektrischen Maschinen gibt es eine Vielzahl von Schallquellen, die einen Anteil an der Gesamtschallabstrahlung des elektrischen Antriebsstrangs haben werden. Obwohl die Schallleistungspegel der elektrischen Maschine im Vergleich zu anderen Komponenten gering sein können, spielt hier insbesondere die Tonalität eine wichtige Rolle. Gerade bei direkt angetriebenen Propulsoren und damit langsam drehenden Motoren kann der tonale Schall als besonders störend empfunden werden. Darüber hinaus werden für zukünftige elektrifizierte Antriebsstränge in der Luftfahrt sehr hohe Leistungsdichten gefordert. Diese Anforderungen können unter Umständen einer herkömmlichen akustisch-optimierten Auslegung der Maschine entgegenstehen und für erhöhte Lärmpegel sorgen. Um die Schallabstrahlung elektrischer Maschinen im Kontext elektrifizierter Luftfahrtantriebe besser zu verstehen, werden zukünftig verschiedene Motortopologien vergleichbarer Leistung mittels FEM simuliert und der entstehende Schall, hervorgerufen durch die Luftspaltkräfte zwischen Rotor und Stator, ermittelt. Ziel der Arbeiten ist es somit, ein besseres Verständnis der Schallentstehung und -abstrahlung elektrischer Maschinen für neuartige Luftfahrtantriebe zu erlangen, um unter anderem frühzeitig im Entwurfsprozess Einfluss nehmen und gegebenenfalls Lärmminderungsmaßnahmen etablieren zu können.