Technologie für leisere Flugtriebwerke

Derzeit werden konventionelle perforierte Akustikauskleidungen in den heißen Umgebungen von Flugtriebwerken eingesetzt, um den Lärm zu mindern. Die gegenwärtige Auskleidungstechnologie für den Triebwerkseingang erfüllt jedoch nicht die thermischen und andere funktionale Anforderungen in Bezug auf heiße Abgase in Turbinen.

Das Ziel des EU-geförderten Projekts "Integration of a hot stream liner into the turbine exit casing (TEC)" (HOSTEL) war deshalb die Entwicklung eines Konzepts einer akustischen Auskleidung, die für das Turbinenaustrittsgehäuse geeignet ist.

Das HOSTEL-Auskleidungskonzept beruhte auf einer oberen Auskleidungsbaugruppe, die aus einer dünnen Metallschaumschicht in Kombination mit einem Lochblech besteht. Bisherige Forschungsansätze hatten gezeigt, dass ein derartiger Aufbau eine gute akustische Leistung erbringt, die nahezu unabhängig von Strömungen und Temperatur ist. Der Metallschaumschicht wird zu einer klassischen Wabensandwichstruktur verlötet und bis zu einem vorbestimmten Grad zusammengepresst. So steigert man den akustischen Widerstand und die Nichtlinearität der unteren Auskleidung in Hinsicht auf Strömungs- und Temperaturschwankungen.

Die Forscher führten etliche Simulationen an einer Zelle der Referenzauskleidung mit einem einzigen Loch durch. Man berechnete mehrere Strömungsfälle mit verschiedenen mittleren Strömungsgeschwindigkeiten, Temperaturen und Schaummaterialparametern, um die Leistungsschwankungen der Auskleidungszelle zu untersuchen. Schwerpunkt war die Untersuchung des akustischen Leistungsgleichgewichts, des Verhältnisses der von der Zelle abgegebenen Schallleistung im Vergleich zur Eingangsleistung.

Die Projektpartner beschäftigten sich außerdem mit dem Vakuumlöten von Probestücken. Intensive Anstrengungen widmete man der Lösung von Problemen im Zusammenhang mit den Wechselwirkungen des Lötmaterials mit dem Nickelschaum.

Die HOSTEL-Erkenntnisse sollen die Projektpartner dabei unterstützen, eine Hybrid-Schallauskleidung auf die Schaufelpassierfrequenzen des SAGE-4-Geared-Turbofan-Demonstrators (Sustainable and Green Engine) abzustimmen, der eine Niederdruckturbine aufweist.

Mit der HOSTEL-Forschung wird die Entwicklung von Schallauskleidungen gefördert, die thermische und weitere funktionale Anforderungen erfüllen, da sie von grundlegender Bedeutung für die Realisierung leiser Flugzeuge sind.