Parametrische Modellierung der Primärstruktur für die Analyse von Flugzeuginnenlärm

Kurzfassung

Angesichts des angestrebten Ziels einer klimaneutralen Luftfahrt gemäß dem European Green Deal fokussiert sich die Luftfahrtindustrie auf die Entwicklung neuartiger Antriebskonzepte. Dies führt zukünftig zu neuen bedeutenden Herausforderungen für die Kabinenakustik. In diesem Kontext gewinnt die Erstellung präziser vibroakustischer Modelle zunehmend an Bedeutung, um eine valide Bewertung und Optimierung der Flugzeuginnenakustik bereits in den frühen Phasen des Entwurfsprozesses zu ermöglichen. Das DLR-Projekt INTONATE entwickelt ausgehend von den Schallquellen eine digitale Prozesskette zur umfassenden Analyse der Komfortbewertung des Kabinenlärms. Basierend auf Flugzeug-Vorentwurfsdaten im CPACS-Format werden vollständige Strukturmodelle für das Gesamtflugzeug mittels des parametrischen Modellgenerators ModGen erzeugt. Die Strukturmodelle weisen einen vergleichsweise hohen Detailgrad auf, sodass selbst kleinste Details wie Nieten mithilfe geeigneter finiter Elemente modelliert werden. Das Parametrisierungskonzept erlaubt den automatisierten Aufbau eines FE-Modells auf Komponentenebene und bietet dabei die Möglichkeit, Parametervariationen einzustellen, wie z.B. Netzverfeinerungsparameter und Strukturparameter wie die Querschnittsform von Versteifungselementen. Im Rahmen des Projekts wurden hierzu auch allgemeingültige Modellierungsvorschriften für den vibroakustisch relevanten Frequenzbereich erarbeitet. Dieser Beitrag liefert einen umfassenden Einblick in den Finite-Elemente-Modellaufbau der Flugzeug-Primärstruktur für vibroakustische Analysen. Abschließend wird das simulierte Vibrationsverhalten der Rumpfstruktur für eine projektspezifische Gesamtflugzeugkonfiguration bei triebwerksinduzierten Unwuchtanregungen sowie bei Grenzschichtanregung und Triebwerkslärm präsentiert.