Voruntersuchung der akustischen Emission einer elektrischen Maschine für einen parallel-hybriden Hubschrauberantrieb

Kurzfassung

Um die europäischen Ziele zur Reduzierung von schädlichen Treibhausgasen und Lärm zu erreichen, werden derzeit neue Flugzeugkonzepte mit elektrischen Antriebssystemen untersucht. Teil dieser Systeme werden elektrische Maschinen sein, die beispielsweise zum Antrieb von Propulsoren verwendet werden. Auch Konzepte zur weiteren Elektrifizierung von Hubschraubern werden in diesem Zusammenhang betrachtet. In elektrischen Maschinen gibt es, abhängig von der gewählten Topologie, eine Reihe von Lärmquellen, welche zur gesamten Geräuschemission des elektrischen Antriebsstrangs beitragen. Zusätzlich wird für zukünftige elektrifizierte Antriebsstränge in der Luftfahrt eine sehr hohe Leistungsdichte gefordert, weshalb alle Komponenten auf ein möglichst geringes Gewicht ausgelegt werden. Diese Fokussierung auf die Leistung kann in einigen Fällen zu Lasten einer guten akustischen Auslegung gehen und somit zu einer erhöhten Schallentstehung führen. Um ein besseres Verständnis der Geräuschemission elektrischer Maschinen im Zusammenhang mit elektrifizierten Luftfahrtantrieben zu erhalten, wird eine, für den Einsatz in einem parallel-hybriden Antriebssystem eines leichten Mehrzweckhubschraubers vorgesehene, elektrische Maschine ausgewählt und mittels FEM simuliert. Anschließend wird der durch die elektromagnetischen Kräfte erzeugte Lärm numerisch ermittelt und beispielhafte Simulationsergebnisse vorgestellt. Dazu wird eine klassische Berechnung der Equivalent Radiated Power (ERP) auf Basis einer Frequenzganganalyse durchgeführt und die Ergebnisse anschließend für eine Ordnungsanalyse verwendet.