Schallvorhersagemodelle für elektrische Motoren zukünftiger Luftfahrtantriebe

Kurzfassung

Eine wichtige Schlüsseltechnologie zur Ermöglichung einer nachhaltigen und emissionsfreien Luftfahrt ist die Elektrifizierung des Antriebsstrangs. Die aktuell untersuchten Konzepte des elektrischen Antriebsstrangs verwenden einen Elektromotor als Energiewandler von elektrischer zu mechanischer Energie. Im Automobilsektor finden elektrifizierte Antriebsstränge eine breite Anwendung in der Praxis. Die dort verwendeten Elektromotoren haben eine Leistungsdichte von 3 – 5 kW/kg. Erste Studien zeigen, dass zur Umsetzung neuer Flugzeugkonzepte und der Erreichung aktueller Flugdistanzen Elektromoren mit einer erhöhten Leistungsdichte notwendig werden. Das geringere Gewicht, die steigende Leistung und die daraus resultierende erhöhte Kraftanregung ergeben daher neue Herausforderungen bezüglich akustischer Emissionen und Schwingungen.Um bereits in der Entwicklungsphase leistungsstarker Elektromotoren Aussagen der zu erwartenden Schallemissionen zu ermöglichen, bieten analytische Modelle gegenüber numerischen Verfahren eine Rechenzeit sparende Alternative. Im Beitrag wird eine Studie zur Untersuchung bereits existierender Schallvorhersagemodelle auf ihre Anwendbarkeit für luftfahrttaugliche Elektromotoren vorgestellt. Dafür sind die Modelle hinsichtlich ihrer Eingangsparameter, der angewandten Berechnungsmethoden und der sich daraus ergebenden Genauigkeit untersucht und miteinander verglichen worden. Darüber hinaus werden Grenzen und Herausforderungen für die analytische Schallberechnung an Elektromotoren in der Luftfahrt diskutiert.