Skalierungsgesetze für Hinterkantenlärm – konventionelle und lärmarme Abströmkanten im Vergleich

Abstract

Turbulent überströmte Hinterkanten von Auftriebsflächen liefern einen wesentlichen Beitrag zum Zellenlärm heutiger Verkehrsflugzeuge sowie zum Blattgeräusch von Lüftern, Verdichtern oder Windkraftanlagen. Schon frühe Studien zu dieser Thematik haben gezeigt, dass durch eine strömungsdurchlässige Gestaltung der Endkanten (Porositäten, bürsten- oder kammartige Modifikationen der Kante) eine signifikante Geräuschminderung erzielt werden kann. Für die technische Umsetzung solcher Lärmminderungsmaßnahmen an realen Tragflächenkomponenten wurden im Rahmen umfangreicher Parameteruntersuchungen im Aeroakustischen Windkanal Braunschweig (AWB) einfache Skalierungsgesetze für die Schallabstrahlung von kammartigen Abströmkanten abgeleitet. Die Untersuchungen wurden an einer Platte variabler Länge (Re = 2.1 Mio. bis 7.9 Mio.) sowie an einem NACA0012-ähnlichen Profil (Re = 1.1 Mio. bis 1.6 Mio.) durchgeführt. Zur Messung des von der Hinterkante abgestrahlten Fernfeldschalls wurde eine Richtmikrofonanordnung (elliptischer Hohlspiegel mit ¼’’-Mikrofon im Nahfokus) benutzt. Oberflächenwechseldruckmessungen und Messungen instationärer Strömungsgrößen (Hitzdrahtmessungen, Hochgeschwindigkeits-Particle-Image-Velocimetry) dienten der Charakterisierung der turbulenten Grenzschicht im Quellbereich. Neben der systematischen Quantifizierung der erzielten Geräuschminderung in Abhängigkeit von den wichtigsten Auslegungsparametern der Kantenmodifikationen erbrachten diese Untersuchungen auch weitere grundsätzliche Erkenntnisse hinsichtlich der Schallerzeugung an konventionellen (undurchlässigen) Abströmkanten.