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Messungen des DLR: Fluglärm entsteht im Triebwerkstrahl

Lauschende Beobachter Messungen des DLR: Fluglärm entsteht im Triebwerkstrahl

Fluglärm hat vielfältige Ursachen. Vor allem entsteht er durch die turbulenten Schwankungen im Abgasstrahl. Forschern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist es gelungen, diese turbulenten Strömungsstrukturen im Triebwerksstahl mit bildgebenden Lasermesstechniken sichtbar zu machen und die Strömung hinter dem Triebwerk in bisher unerreichter Qualität zu vermessen.

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Messungen mit Spezialkameras, Lasern und Mikrofonen: Das Forschungsflugzeug in der Hamburger Lärmschutzhalle.

Quelle: dlr

Hamburg/Göttingen. Die Erkenntnisse können für neue Triebwerkskonstruktionen mit weniger Strahllärm genutzt werden.

Am Flughafen Hamburg präsentierten DLR-Strömungsforscher die Ergebnisse von Triebwerksstandläufen mit dem DLR-Forschungsflugzeug A320-ATRA in der Lärmschutzhalle der LHT statt.

„Erstmals konnten wir in Hamburg die Lärmquellen hinter dem Triebwerk im Freistrahl gleichzeitig mit laser-optischen Messverfahren und Mikrofonen hochgenau vermessen“, sagt Projektleiter Dr. Andreas Schröder vom Göttinger DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik.

„Bestimmte Strömungs- und Dichtestrukturen, die einen Teil des Lärms im Triebwerksstrahl verursachen, konnten mit diesem Experiment identifiziert werden. Die umfangreichen Daten helfen modernen Simulationsverfahren, die Triebwerksströmung und den darin verursachten Lärm zukünftig detaillierter vorherzusagen.“

Spezialkameras und Laser

Um die turbulenten Geschwindigkeits- und Dichteschwankungen sichtbar zu machen, haben die Wissenschaftler optische Messsysteme, die im wesentlichen mit Spezialkameras und Lasern arbeiten, mit einer Anordnung von Mikrofonen synchronisiert.

„Im Experiment verwendeten wir die Mikrofone sozusagen als entfernt lauschende Beobachter“, erklärt Schröder. „Das Mikrofonsignal diente dabei als Filter, um zeitgleich gemessene schallerzeugende Strömungsstrukturen zu erkennen.“

Kleinste lichtstreuende Partikel machten die Strömungsmuster im gepulsten Laserlicht sichtbar. Die im DLR in Göttingen entwickelte Messmethode Particle Image Velocimetry (PIV) ist ein vielfältiges Werkzeug in der Strömungsforschung.

Optische und akustische Messtechnik

Die Forscher haben mit der kombinierten optischen und akustischen Messtechnik einen Datenschatz angesammelt, der das Verständnis über Ursache und Ausbreitung des Strahllärms deutlich fördert: „Entscheidend ist die Frage, wie die Strömung im Triebwerk noch besser beeinflusst werden kann, um den Lärm dahinter zu senken“, sagt Prof. Lars Enghardt, der im DLR-Institut für Antriebstechnik die Berliner Abteilung Triebwerksakustik leitet.

„Möglichkeiten sind hier beispielsweise den Triebwerksstrahl zu verlangsamen und heiße Turbinenabgase mit der kalten Außenluft am Ende des Triebwerks schneller zusammenzuführen.“

Das DLR-Forschungsflugzeug ATRA (Advanced Technology Research Aircraft) ist ein ausgewachsener Airliner vom Typ Airbus A320, der im DLR für Projekte der Luftfahrtforschung eingesetzt wird. Der zum Flugversuchsträger umgebaute Mittelstrecken-Passagierjet ist ein ideales repräsentatives Forschungsobjekt für Fluglärmuntersuchungen mit seinen weltweit tausendfach eingesetzten Triebwerken der Baureihe V2500.

Lärmschutzhalle steht zur Verfügung

Seit Anfang 2002 steht für Triebwerksprobeläufe aller Flugzeugtypen, die die Lufthansa Technik in Hamburg wartet, eine geschlossene Lärmschutzhalle zur Verfügung. Für die DLR-Wissenschaftler war nach deren Angaben die Bereitstellung dieser Halle durch die Tochter der Lufthansa ein Glücksfall.

Denn die filigranen Messaufbauten waren in dem Gebäude, das mit einer Größe von 95 mal 92 Metern und einer Höhe von 23 Metern sogar Jumbojets aufnehmen kann, bestens geschützt.

Anwohner wurden durch die Versuchsläufe übrigens nicht gestört, teilt das DLR mit. Die Hamburger Lärmschutzhalle, die Vorbild für solche Einrichtungen an den Flughäfen in Leipzig, Zürich und Genf war, wurde auf Initiative des Unternehmens „Flughafen Hamburg“ gebaut, das sich bereits im vergangenen Jahr für die Durchführung der DLR-Messkampagne engagierte.

jes/eb

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