Kalter Schall: Aeroakustische Messungen bei Mach- und Reynoldszahlähnlich

Abstract

Quellmechanismen bei aeroakustischen Modellen hängen von dimensionslosen Kennzahlen ab, welche das Verhältnis von Kräften und problemcharakteristischen Längen darstellen. Eine aeroakustische Ähnlichkeit ist dann gegeben, wenn die Mach-, die Helmholtz- und die Reynoldszahl von Original und Modell identisch sind. Zur Bestimmung der Schallemission von Verkehrsflugzeugen und Schienenfahrzeugen werden in der Entwicklungsphase Untersuchungen an kleinskaligen Modellen vorgenommen. Bei Messungen in Windkanälen unter normalen Umgebungsbedingungen ist aufgrund der Modellskalierung die aeroakustische Ähnlichkeit nicht gegeben. Eine besondere Herausforderung ist hierbei die Reynoldszahlähnlichkeit. Es werden Mikrofonarray-Messungen vorgestellt, welche im European Transonic Windtunnel (ETW) durchgeführt wurden. Am ETW ist es möglich, durch Erhöhung des statischen Luftdrucks (bis 450 kPa) und der Verringerung der Temperatur (bis 110 K) Reynoldszahlen zu erreichen, welche dem des Originalmaßstabes entsprechen. Am DLR wurde die Mikrofonarraymesstechnik für die Anwendung unter diesen Bedingungen weiterentwickelt und ein Mikrofonarray mit 96 Mikrofonen entworfen und konstruiert. Mit diesem Array wurden Messungen an einem 13.6% Airbus K3DY Flugzeug-Halbmodell für verschiedene Reynoldszahlen bis zu denen des Originalmaßstabes durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Abhängigkeit von der Reynoldszahl für verschiedene aeroakustische Quellen auf dem Flugzeugmodell. Unserer Kenntnis nach wurden bei diesen Messungen weltweit erstmalig aeroakustische Daten eines skalierten Modells bei Reynoldszahlen des Originalmaßstabes erfasst.