Jet-Flap Interaction Noise of Highly Integrated UHBR Turbofans

Kurzfassung

Diese Arbeit beschreibt einen herausfordernden akustischen Zusatzeffekt, der mit der Triebwerksintegration von großen modernen UHBR-Triebwerksdüsen an herkömmlichen Flugzeugplattformen einhergeht. Untersucht werden dabei Änderungen zwischen installiertem und isoliertem Strahlgeräusch, welche in der hierfür neukonzeptionierten Druckluftzufuhr für große Zweistromtriebwerke im Aeroakustischen Windkanal Braunschweig (AWB) experimentell ermittelt wurden. Als Flügelmodell wird das F16 Modell ohne Pylon verwendet. Das industriell verwendete Messverfahren gilt für hohen Schub unter stationären Betriebsbedingungen oder niedrigen Flugbedingungen. Damit die Komplexität von mehreren Quellen im Übergangsbereich zu vornehmlichem Hochauftriebsgeräusch abgebildet wird, wurde das Messverfahren auf Flugbedingungen mit hohem Auftrieb und geringem Triebwerksschub erweitert. Die Nahe/Ferne-Parametrik von Strahlscherschicht und Flügel wird analytisch hergeleitet und die Lücke in der bisher unzureichenden aero-geometrischen Charakterisierung des Problems geschlossen. In den Experimenten werden nicht nur großzügig oder moderat ausgelegte Triebwerksintegrationen berücksichtigt, sondern der Messbereich auch auf besonders nahe ("radikale") Triebwerksintegrationen erweitert. Ein Schlüssel für die Vorhersage des Strahl-Klappen-Interaktionsgeräuschs ist die Dreiteilung des Spektrums in tief-, mittel- und hochfrequente Anteile. Deren unterschiedliches Verhalten bei Änderung der Triebwerksintegration und Geschwindigkeit wird qualitativ herausgestellt. Aerodynamische Untersuchungen bestätigen abhängig von Installationsnähe und Auftrieb vier qualitativ unterschiedliche Varianten der Strahl-Klappen-Interaktion, welche sich durch Strahlablenkung oder Strahldeformation geometrisch unterscheiden. Die Arbeit legt damit die Grundlagen für die Modellbildung des Strahl-Klappen-Interaktionseffekts unter umfangreicher Berücksichtigung der Wirkgrenzen des Effekts.