Reduktion der Schallabstrahlung einer versteiften Platte durch den optimalen Entwurf von Constrained Layer Damping

Kurzfassung

Für das Komfortempfinden von Passagieren in Luftfahrtzeugen ist die Reduktion der Lärmbelastung entscheidend. Tatsächlich resultiert der wahrgenommene Lärm in der Kabine zum Großteil aus Schallabstrahlungen der Rumpfstruktur, weshalb die Integration von schwingungsmindernden Maßnahmen vorteilhaft ist. Eine Möglichkeit zur passiven Schwingungsdämpfung beruht auf dem Prinzip des Constrained Layer Damping (CLD). Durch die Schubdehnung eines Elastomers wird aufgrund der viskoelastischen Materialeigenschaften ein Teil der Schwingungsenergie dissipiert. Allerdings hängt die realisierbare Dämpfung entscheidend von der Platzierung der CLD-Schichten ab. Dieser Artikel widmet sich dem optimalen Entwurf von CLD auf einer versteiften Platte, deren Aufbau mit Hautfeldern und Rippen unterschiedlicher Steifigkeit dem Aufbau eines Flugzeugrumpfes nachempfunden ist. Unter Vorgabe einer maximalen Gewichtszunahme werden neben einem optimierungsbasierten Konzept auch energiebasierte Platzierungskonzepte durch Auswertung des Rayleigh-Integrals hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Schallabstrahlung untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das optimierungsbasierte Konzept den energiebasierten Konzepten überlegen ist und zu einer deutlicheren Schallreduktion führt.