Untersuchungen der tieffrequenten Schalldämpfung an Helmholtz-Resonatoren mit flexiblen Wänden

Abstract

Emissionen, insbesondere die, die durch die Luftfahrt entstehen, müssen in Zukunft immer weiter reduziert werden, um die Auswirkungen aufs Klima zu reduzieren. Um bei konventionellen Flugtriebwerken den Treibstoffverbrauch zu reduzieren, werden mittelfristig Getriebefans mit einem größeren Durchmesser verwendet. Da diese langsamer drehen (müssen), ist mit niedrigeren emittierten Frequenzen zu rechnen, die wiederum als störender empfunden werden. In den aktuell verwendeten Akustiklinern, die auf dem Helmholtz-Resonator- und Lambda/4-Prinzip beruhen, müssten die Liner länger werden, um diese tieferen Frequenzen dämpfen zu können. Diese tieferen Strukturen und der größere Fan würden jedoch zu einem höheren aerodynamischen Widerstand und somit wieder zu höherem Verbrauch führen. Es sind demnach möglichst passive, wartungsarme Strukturen notwendig, die auch die tieferen Frequenzen dämpfen können. In früheren Untersuchungen konnte eine Veränderung der Dämpfung durch die Installation von Kunststoffwänden beobachtet werden, die in dieser Studie genauer untersucht wurden. Dabei sollte der Einfluss verschiedener Parameter, wie die Materialeigenschaften und Form der Kunststoffwände, sowie die Größe, Anzahl und Anordnung der zusätzlichen Kavitäten zur Hauptkavität untersucht werden. Die Messungen wurden am rechteckigen akustischen Windkanal DUCT-R des DLR in Berlin Charlottenburg durchgeführt. Dafür wurden, nach Voruntersuchungen an einem modularen Resonator-Aufbau, Linersamples mit flexiblen Wänden hergestellt und sowohl mit- als auch ohne Strömung akustisch vermessen. Das Linersample wird dabei mit dem Facesheet wandbündig am Windkanal befestigt. Jeweils fünf ebenfalls wandbündig installierte Mikrofone zeichnen den streifenden Schall vor und hinter dem Liner auf, woraus dann die Transmission und Reflektion und somit auch die Dissipation ermittelt werden können. Diese Messmethode wurde bei drei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten von bis zu Ma0,25 angewandt. Die Ergebnisse wurden hinsichtlich der Dissipation miteinander verglichen.