Aerodynamische Schallquellen
Erstellt am: 12.11.2002 | Stand des Wissens: 13.07.2023
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechperson
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Durch die Umströmung von Körpern entstehen aufgrund der Verwirbelung der Strömung (Turbulenzeffekte) Geräusche. Im Reiseflug trägt hauptsächlich der Tragflügel eines Flugzeuges zur Produktion von aerodynamischem Lärm bei. Diese Lärmquelle hat ihre Amplitude im niederfrequenten Bereich um 200 Herz. Besonders starke Töne können an den Einrichtungen zur Wirbelbeeinflussung an der Hinterkante und den Enden der Tragflächen beobachtet werden. Theoretisch müsste die Intensität der aerodynamischen Lärmquelle mit der fünften bis sechsten Potenz mit der Fluggeschwindigkeit wachsen. [Smit89 ; S. 41-46]
Bei Flugzeugen werden die Strömungsgeräusche in der Regel durch die wesentlich lauteren Triebwerksgeräusche überdeckt und erscheinen weniger stark von der Geschwindigkeit abhängig. Im Landeanflug sind jedoch insbesondere bei großen Flugzeugen die aerodynamischen Geräuschemissionen die dominanten Lärmquellen. Zu den wichtigsten Lärmproduzenten gehören dabei die Landeklappen (Hochauftriebshilfen) und das ausgefahrene Fahrwerk. [Smit89 ; S. 41-46]
Bei Flugzeugen werden die Strömungsgeräusche in der Regel durch die wesentlich lauteren Triebwerksgeräusche überdeckt und erscheinen weniger stark von der Geschwindigkeit abhängig. Im Landeanflug sind jedoch insbesondere bei großen Flugzeugen die aerodynamischen Geräuschemissionen die dominanten Lärmquellen. Zu den wichtigsten Lärmproduzenten gehören dabei die Landeklappen (Hochauftriebshilfen) und das ausgefahrene Fahrwerk. [Smit89 ; S. 41-46]
Abbildung1: Schallquellen am landenden Verkehrsflugzeug [Mau01] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)
Bei Großraumflugzeugen ist das Fahrwerk aufgrund seiner großen Dimensionen die bedeutendste aerodynamische Lärmquelle im Anflug. Bei kleineren Schmalrumpfflugzeugen der Größenklasse A320 oder Boeing 737 sind hingegen die Hochauftriebshilfen als Lärmquelle kritischer. In der Landekonfiguration mit vollständig ausgefahrenen Fahrwerk und Hochauftriebshilfen ist der aerodynamische Lärm um 10 bis 15 dB größer als in der Reiseflugkonfiguration (clean configuration) desselben Flugzeugs. Nur wenn es gelingt, den aerodynamischen Zellenlärm bedeutend zu reduzieren, ist eine Verringerung des Lärms im Anflugbereich realisierbar. [Koch03; S. 111]
Um die Lärmemissionen durch ein verbessertes Anströmverhalten zu verringern, wird daher derzeit die Verbesserung einzelner Komponenten am Flugzeug untersucht. So erfoscht das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beispielsweise die Reduzierung des aerodynamischen Fluglärms durch windgeschützte Fahrwerke. Dadurch sei eine Verringerung des Lärms um circa 5 Dezibel möglich. Die Abbildung 2 zeigt die exemplarische Wirkung der Fahrwerksverkleidung. Das DLR hat zudem auch die Vorflügel neu konfiguriert, um die Luftverwirbelungen beim Ausfahren der Vorflügel zu reduzieren. So hat das DLR den Einsatz von Kippnasen und Bürsten an den Vorflügeln entwickelt. Weitere mögliche Veränderungen der Komponenten sind beispielsweise Wirbelgeneratoren, welche den Luftstrom an den Tankdruckausgleichsöffnungen ablenken sowie gebogene Flügelspitzen, die den Luftwiderstand verringern. Außerdem wurde im Rahmen des Projektes von der europäischen Union (EU) Clean Sky eine sogenannte Ribblet-Struktur, eine gerillte Oberflächenstruktur, erforscht, um die Aerodynamik der Oberflächen von Flugzeugen zu verbessern. Neben Lärmreduktionen kann ebenfalls eine Verringerung des Kraftstoffbedarfs erzielt werden. [BDL23b
Abbildung 2: Reduzierung des Fluglärms durch windgeschützte Fahrwerke (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)