Evaluation eines periodisch durchströmten Schalldämpfers

Abstract

Die Triebwerke stellen eine der maßgeblichen Lärmquellen eines Flugzeugs dar. Neben zahlreichen konstruktiven Maßnahmen zur Minderung des Triebwerkslärms, werden perforierte Wandauskleidungen, sogenannte akustische Liner, zur Dämpfung des Schalls eingesetzt. Ein Großteil der in Triebwerken verbauten Liner basiert auf dem Prinzip von Helmholtzresonatoren und zeichnet sich durch einen robusten und wartungsarmen Aufbau aus. Die akustische Impedanz und somit der Grad an Schalldissipation dieser passiven Schalldämpfer sind von der Überströmungsgeschwindigkeit im Triebwerk und der Durchströmungsgeschwindigkeit der Öffnungen der Resonatoren selbst abhängig. Helmholtzresonator-Liner können folglich nur für eine bestimmte Überströmungsgeschwindigkeit ausgelegt werden und stellen damit lediglich in einem kleinen Arbeitsbereich des Triebwerks ihr volles Potential zur Schallabsorption bereit. Um die Dissipationscharakteristika der Liner an die aktuellen Strömungsgeschwindigkeiten im Triebwerk anzupassen, können diese durchströmt werden. Die Durchströmung der Resonatoröffnungen bewirkt Strömungsablösungen an deren Kanten. Aufgrund der turbulenten Lochströmung wird Schall dissipiert und die Impedanz der Schalldämpfer sowie deren Dissipationscharakteristika ändern sich. Kontinuierlich durchströmte Aufbauten werden als Bias-Flow-Liner bezeichnet. Der vergleichsweise hohe Bedarf an Sekundärluft zum Betrieb eines Bias-Flow-Liners erweist sich jedoch als problematisch. Vergangene Untersuchungen zeigen, dass mittels einer aeroakustisch erzeugten periodischen Durchströmung der gleiche Effekt bei etwa 60 % geringerem Massenfluss erzielt werden kann. Im Rahmen dieser Studie werden die Dissipationscharakteristika eines periodisch durchströmten, sogenannten Zero-Mass-Flow-Liners und eines konventionellen Helmholtzresonator-Liners verglichen.