Technologien für ein innovatives Luftsystem und ein aktives Lining im Rahmen einer Energie-autarken, intelligenten Kabine

Abstract

Ziel des Vorhabens war die Erforschung zweier innovativer Technologien zur Verbesserung des thermischen und akustischen Passagierkomforts in zukünftigen Generationen von Passagierflugzeugen. Es wurden die strömungsmechanischen Möglichkeiten für eine situationsbezogene Kabinenklimatisierung und die Wirksamkeit aktiver Lining-Module zur Reduktion des Lärmeintritts in die Kabine untersucht. Hierbei wurden die Auswirkungen dynamischer Änderungen der Klimarandbedingungen auf die Kabinenströmung und die resultierenden Temperaturverteilungen adressiert, indem das dynamische Verhalten verschiedener Belüftungssysteme in Bezug auf lokale, zeitabhängige Wärmelasten und Impulsströme im Do 728 Versuchsträger des DLR Göttingen vermessen und charakterisiert wurden. Bei den untersuchten Lüftungssystemen handelt es sich um ein deckenseitiges Verdrängungslüftungssystem, das solitär sowie in Kombination mit bodenseitiger Quellbelüftung betrieben wurde, und ein klassisches Mischbelüftungssystem. Besonderes Augenmerk wurde auf den Einfluss der Luftmengenverteilung zwischen deckenseitiger und bodenseitiger Quellbelüftung sowie der Heizleistung der lokalen Wärmelast auf die Wärmeausbreitung gelegt. Zu den Hauptaufgaben bei den Arbeiten zur Entwicklung eines aktiven Lining-Moduls zählte die Erstellung eines parametrischen, dynamischen Finite-Elemente(FE)-Modells eines Lining-Systems. Das Lining-System besteht aus primärer Rumpfstruktur und sekundärem Lining. Zur Gewinnung von Validierungsdaten für das FE-Modell, wurden strukturdynamische und akustische Messungen an einem Lining-Prototyp durchgeführt. Die Messungen erfolgten in einem Transmissionsprüfstand. Mit Hilfe dieser Daten und durch den Abgleich mit Daten aus einem anderen Transmissionsprüfstand konnte die Messumgebung, die Messkette und das FE-Modell des Linings validiert werden. Des Weiteren wurden Arbeiten zur Aktuatorik des aktiven Linings durchgeführt. Durch die Integration von Inertialshakern in die numerischen Auslegungstools, kann zukünftig auch für diesen Aktuatortyp eine simulationsgestützte Optimierung der Aktuatorik aktiver Lining-Module durchgeführt werden. Zur echtzeittauglichen Kompensation der Nichtlinearitäten von Piezoaktuatoren wurde ein Konzept erarbeitet und experimentell validiert.