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Numerische Untersuchung eines neuartigen Kabinenwandkonzeptes (de)
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Abstract:
Für zukünftige, energieeffizientere Antriebssysteme von Flugzeugen wie z.B. Turbopropantrieben werden im Vergleich zu den heutigen Turbinentriebwerken speziell im unteren Frequenzbereich Schalldruckspektren mit einer stärker ausgeprägten Tonhaltigkeit erwartet. Im Rahmen des Luftfahrt-Forschungsvorhabens Multikabin (FKZ20Q1908A, BMWK) wird daher eine neuartige Kabinenwand mit speziellen akustischen Eigenschaften entwickelt, die den höheren vom Triebwerk induzierten Schalldruckpegeln insbesondere im unteren Frequenzbereich entgegenwirken und zu einem verbesserten Komfort innerhalb der Kabinen zukünftiger Flugzeuge führen.In diesem Beitrag wird das vibro-akustische Verhalten des neuen Kabinenwandkonzeptes numerisch untersucht. Zunächst werden die Simulationen eines Flugzeugrumpfsegmentes anhand von Prototypmessungen des Projektpartners HAW validiert. Hierfür werden verschiedene Testkonfigurationen wie eine neuartige Luftführung und verschiedene, akustisch wirksame Elemente betrachtet. Neben der üblicherweise verwendeten Glaswolle kommt mit Aerogelen eine weitere Klasse von Isolationsmaterialien zur Anwendung. Die Aerogele werden beim Projektpartner UzK speziell für die akustischen und thermischen Anforderungen entwickelt und im DLR skaliert. Aerogele sind hoch poröse Festkörper, die in einem Sol-Gel Prozess hergestellt werden und besitzen aufgrund einer Porosität von bis zu 95 Prozent eine sehr geringe Dichte. Weiterhin weisen sie gute Eigenschaften in der Schallabsorption und eine geringe thermische Leitfähigkeit auf. Die akustische Wirksamkeit der einzelnen Komponenten sowie deren abgestimmtes Zusammenspiel im Kontext des neuen Kabinenwandkonzepts werden anhand von numerischen Untersuchungen aufgezeigt.