Die NASA Glenn Research Center setzt spezielle Messtechniken ein, um Luftströmungen und Schallphänomene in der Luftfahrt zu analysieren. Die gewonnenen Daten dienen der Validierung von Theorien und Lärmvorhersagesoftware für die globale Luftfahrtgemeinschaft.
Rotierende Mikrofon-Systeme für Schallanalysen
Zur Untersuchung von störenden Tönen in Turbofan-Triebwerken entwickelten NASA-Ingenieure in den 1990er Jahren rotierende Mikrofonsysteme. Diese Rotating Rake Mode Measurement Systems (RRMS) kommen in verschiedenen Testumgebungen zum Einsatz – von Niedriggeschwindigkeitstests im Advanced Noise Control Fan Rig bis zu Bodentests mit vollständigen Turbofan-Triebwerken.
Stationäre Mikrofone können die modalen Inhalte von Tönen nicht erfassen. Die rotierenden Systeme liefern dagegen präzise Daten, die für die Entwicklung von Schalldämpfungssystemen wie speziellen Liner oder aktiven Lärmkontrollsystemen benötigt werden.
Phasenarray-Mikrofone und Geschwindigkeitsmessungen
Mit Phasenarray-Systemen lassen sich Schallquellen genau lokalisieren. Das Array48-System der NASA Glenn wurde bereits vielfach eingesetzt, etwa zur Untersuchung von Lärmquellen in Modellstrahltriebwerken oder einem militärischen F404-Triebwerk. Eine neu entwickelte Methode nutzt Mikrofone im Lüfterkanal, um Lärmquellen auf rotierenden Schaufeln zu identifizieren.
Für die Analyse von Luftgeschwindigkeiten setzen Forscher Hotwire-Sonden, Hotfilm-Sensoren und Laser-Doppler-Velocimeter (LDV) ein. Diese Instrumente messen Strömungsgeschwindigkeiten vor, hinter und zwischen Rotor und Stator von Antriebssystemen. Die Daten helfen, periodische Störungen und breitbandige Geräusche zu analysieren, die durch turbulente Luft entstehen.
Die Messergebnisse werden in Diagrammen visualisiert und dienen der Validierung von Berechnungen für Lärmprognosen bei Turbofan-Triebwerken. Sie bilden die Grundlage für Maßnahmen zur Geräuschreduzierung in Flugzeugtriebwerken.
- Quelle: NASA Glenn Research Center – Acoustics Instrumentation (https://www.nasa.gov/centers-and-facilities/glenn/acoustics-instrumentation/)