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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
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Ein
wachsendes Bedürfnis
nach Mobilität
und ein hierdurch verursachtes erhöhtes Verkehrsaufkommen führen in
den Umgebungen von Flughäfen
zu einer verstärkten
Lärmbelästigung
aufgrund von Fluglärm. Um
Beeinträchtigungen
aufgrund solchen Fluglärms
für Menschen
in Umgebungen von Flughäfen
zu reduzieren, sind immer strengere Emissionsgrenzwerte gesetzlich
festgelegt worden. Dies hat dazu geführt, dass die Schallemissionen
von Flugzeugen stetig reduziert worden sind. Trotz großer Erfolge
bei der Reduktion der Schallemission von Flugzeugen stellen Triebwerke
nach wie vor die lautesten Schallquellen eines Flugzeugs beim Starten
und eine wesentliche Schallquelle bei der Landung eines Flugzeugs
dar. Die Schallemission der Triebwerke stellt daher eines der wichtigsten
Kriterien beim Kauf von Triebwerken dar und zwingt Hersteller zu steten
Forschungsaktivitäten
im Bereich der Schallemission.
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Ein
von einem Triebwerk abgestrahlter Schall setzt sich aus breitbandigem
Rauschen und Tönen
zusammen. Bei einer Lärmzertifizierung
von Flugzeugen werden Töne
mit einem zusätzlichen
Tonzuschlag negativ bewertet, da diese Töne vom Menschen als besonders
lästig
empfunden werden. Daher sind Triebwerkshersteller bemüht, neue
Technologien zu entwickeln und einzusetzen, die die Entstehung von
Tönen unterdrücken.
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Eine
Schallausbreitung eines von einem Triebwerk erzeugten Schallfeld
wird mittels eines so genannten Modenkonzepts beschrieben. Hierbei
wird ein Schalldruckfeld in Schalldrücke zerlegt, die einzelnen
akustischen Moden zugeordnet sind. Die den Moden zugeordneten Schalldrücke charakterisieren
und beschreiben das abgestrahlte Schalldruckfeld eines Triebwerks.
Um dominante Erzeugungsmechanismen von Tönen an einem Triebwerk zu identifizieren,
werden Modenanalysen durchgeführt.
Die Modenanalysen werden mit Hilfe von Schallmesssignalen ausgeführt, die
mit Hilfe von Mikrofonen erfasst werden.
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Grundsätzlich gibt
es zwei verschiedene Ansätze,
um entsprechende Schallmesssignale zu gewinnen. Bei einem ersten
Ansatz werden die Mikrofone im Triebwerk angeordnet und bei einem
zweiten Ansatz außerhalb
des Triebwerks. Der erste Ansatz ist bereits gut erprobt und gehört heute
zum Stand der Technik. Nachteilig an diesem ersten Ansatz ist jedoch,
dass der Aufwand, der mit einem Einbau der Mikrofone verbunden ist,
sehr hoch ist und in manchen Fällen
aufgrund von Platzrestrektionen nicht praktikabel ist. Der zweite
Ansatz erfordert hingegen nur, dass die Mikrofone außerhalb
des Triebwerks angeordnet werden, was bei Triebwerksprüfständen keine
besondere Schwierigkeit darstellt. Vorteilhaft an dem zweiten Ansatz
ist ferner, dass die tatsächlich
von dem Triebwerk abgestrahlte Schallemission und somit die für die Schallemission
relevanten akustischen Moden vermessen und bestimmt werden.
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Eine
Interaktion von beweglichen Rotorblättern eines Rotors mit festen
Statorschaufeln eines Stators stellt einen Erzeugungsmechanismus
von Tönen
in einem Triebwerk dar. Befindet sich der Stator stromabwärts des
Rotors, werden die Statorschaufeln rotierenden Nachläufen der
Rotorblätter
ausgesetzt, was zu einem schwankenden Druckfeld an Oberflächen der
Statorschaufeln führt.
Diese Druckschwankungen bilden somit einen effizienten Schallerzeugungsmechanismus.
Die Frequenz eines Grundtons wird hierbei durch eine Rotationsfrequenz
des Rotors und eine Blattanzahl festgelegt. Obertöne sind
typischerweise ebenfalls in einem von dem Triebwerk abgestrahlten
Frequenzspektrum eines Triebwerks dominant.
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Ein
zweiter Erzeugungsmechanismus für
Töne eines
Triebwerks wird als buzz-saw-Mechanismus
bezeichnet. Erreicht eine Rotordrehgeschwindigkeit eine Schwelle,
oberhalb derer zumindest Spitzen der Rotorblätter sich mit einer Geschwindigkeit
bewegen, die oberhalb der Schallgeschwindigkeit liegt, so tritt
ein von Stößen auf
die Rotorblätter
dominiertes Druckmuster auf. Dieses Muster ist rotorfest, aber nicht
exakt axial symmetrisch. Der Grundton entspricht daher einer Drehfrequenz
bzw. Drehzahl des Rotors.
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Die
Ausbreitung der Töne,
d.h. des mit den Tönen
verknüpften
Schalldruckfelds, wird mittels eines Modenkonzepts beschrieben.
Hierbei wird das Schalldruckfeld als eine Überlagerung räumlicher
Druckmuster entwickelt, die akustische Moden darstellen. Eine räumliche
Struktur einer Mode wird durch eine radiale Modenordnung n und eine
azimutale Modenordnung m beschrieben. Ein bestehender Zusammenhang
zwischen einer angeregten Azimutalmodenordnung und einer Anzahl
der Rotorblätter
und Statorschaufeln ist bei J. M. Tyler und T. G. Sofrin – „Axial
flow compressor noise studies",
Society of Automotive Engineers (SAE) Transactions 70, S. 309–332, 1962,
beschrieben. Die Moden breiten sich mit und entgegen einer Strömungsrichtung im
Triebwerk aus, wobei sie um eine Triebwerksachse rotieren. Eine
mathematische Beschreibung eines Schalldruckfeldes in einem kreiszylindrischen
Rohr ist mittels folgender Gleichung gegeben:
wobei p der Schalldruck,
x = (r, θ)
einen Ort, t die Zeit, A + / mn und A – / mn Amplituden der Moden, k
x und
k
mn Komponenten einer Wellenzahl k, J die
Besselfunktionen und ω eine
Kreisfrequenz sind. Ein hierbei verwendetes Koordinatensystem ist
in
1 dargestellt.
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Für die Ausbreitungsfähigkeit
einzelner Moden gilt folgende Bedingung:
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Tritt
der Schall am Ende eines Rohres aus, was äquivalent zu dem Austreten
am Triebwerkseinlauf oder der Düse
ist, werden die Moden teilweise abgestrahlt und teilweise ins Rohr
zurückreflektiert.
Eine Aufteilung zwischen reflektiertem und abgestrahltem Modenanteil
ist von der jeweiligen Mode abhängig.
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Eine
Schallabstrahlung der Moden am Ende eines Rohres mit einer unendlichen
Wand, wie es in
1 dargestellt ist, wurde von
Tyler, siehe oben, untersucht und wird mittels der Ersten Rayleigh'schen Formel beschrieben:
mit: r ~2 =
d2 + r2 – 2rd sin ψ0 cos(θ0 – θ), Gl. 4wobei p
mn der Schalldruck einer Mode mit den Ordnungen
m und n an einem Ort x = (d, θ
0, ψ
0) zu einem Zeitpunkt t ist. Eine Definition
der Koordinaten d, θ
0 und ψ
0 kann
1 entnommen
werden.
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In
einer Fernfeldapproximation, bei der gilt: d >> R,
wobei R einen Radius des Rohres und d einen Abstand von einer Mitte
einer Schallaustrittsfläche
des Rohres angibt, lässt
sich das Doppelintegral der Gl. 3 analytisch lösen:
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Eine
genauere Analyse der Lösung
zeigt, dass in einer Richtcharakteristik jeder Mode ein globales
Maximum existiert. Richtcharakteristiken der Moden (m, n) = (0,2)
und (m, n) = (1,2) sind in 2 und 3 dargestellt,
wobei jeweils gilt d/R = 5 und kR = 10. Ein Abstrahlwinkel ψ0, bei dem ein Abstrahlungsmaximum auftritt,
wird als Mode-Ray-Winkel ψo max bezeichnet und ist gegeben durch: k sin ψ0 max =
kmn. Gl.
8
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Betrachtet
man die Richtcharakteristiken von Moden unterschiedlicher radialer
Modenordnung n für eine
feste azimutale Modenordnung m, so stellt man fest, dass sich die
Mode-Ray-Winkel ψ0 der verschiedenen Moden unterscheiden.
Dies heißt,
für eine
konstante azimutale Modenordnung m ist der Mode-Ray-Winkel ψo max von der radialen Modenordnung n abhängig. Macht
man die Annahme, dass die abgestrahlten Moden nicht korreliert sind,
so können
die Amplituden Amn der einzelnen Moden für eine konstante
azimutale Modenordnung m direkt aus der Überlagerung der Richtcharakteristiken
aller radialen Modenordnungen n mittels einer linearen Ausgleichsrechnung
bestimmt werden. Dies setzt jedoch voraus, dass zunächst eine
Zerlegung des Schallfelds in so genannte azimutale Moden erfolgt.
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Im
Stand der Technik ist von F. Farassat und M. K. Myers in „A study
of wave propagation in a duct and mode radiation", AIAA-96-1677, 2nd AIAA/CEAS
Aeroacoustics Conference, State College, PA, USA, 6.–8. Mai
2003, eine Mikrofonanordnung offenbart, bei der die Mikrofone auf
Ringen mit jeweils konstanten Winkeln ψ0 angeordnet
sind. Dies bedeutet, die Ringe sind parallel zu einer Schallaustrittsfläche des
Triebwerkes angeordnet. Bei einer solchen Anordnung kann eine Zerlegung
in azimutale Moden des Schallfelds für jeden Ring von Mikrofonen
mit einem konstanten Winkel ψ0 mittels einer Fouriertransformation ausgeführt werden.
Ein solcher Aufbau ist grundsätzlich
möglich,
jedoch sehr aufwendig und kostspielig.
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Von
B. J. Tester, A. Cargill und B. Barry wurde in „Fan noise duct-mode detection
in the farfield: Simulation, measurement and analysis", AIAA-79-0580, AIAA
5th Aeronautics Conference, Seattle, Washington, USA,
12.–14.
März 1979,
vorgeschlagen, Mikrofone auf Kreisen senkrecht zur Abstrahlebene
eines Triebwerks anzuordnen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit
einem solchen Aufbau die unterschiedlichen Azimutalmoden für die einzelnen
Azimutalmodenordnungen m nicht aufgelöst werden können.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Bestimmen der den angeregten akustischen Moden
eines Triebwerks zugeordneten Schalldrücke pmn zu
schaffen, mit denen die Bestimmung der Schalldrücke konstruktiv einfacher und
kostengünstiger
durchführbar
ist.
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Die
technische Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 8 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Hierfür ist vorgesehen,
dass die Mikrofone auf einer oder mehreren Schnittkurven von imaginären Kegeln
mit einer Fläche,
zu der beabstandet das Triebwerk angeordnet ist, angeordnet sind,
wobei die imaginären
Kegel jeweils eine Kegelspitze und eine Kegelachse umfassen, zu
der der entsprechende imaginäre
Kegel rotationssymmetrisch ist, wobei die Kegelspitzen mit einem
Durchstoßpunkt
einer Triebwerksachse durch eine Schallaustrittsfläche des
Triebwerks zusammenfallen und die Kegelachsen kollinear mit der
Triebwerksachse sind. Vorteilhaft an dieser Anordnung ist, dass
die Mikrofone lediglich auf einer Fläche, beispielsweise dem Boden,
angeordnet werden, über
der das Triebwerk angeordnet ist. Die Schnittkurve oder die Schnittkurven
der imaginären
Kegel mit der Fläche,
beispielsweise dem Boden, sind Hyperbeln. Da alle Punkte auf einer äußeren Mantelfläche eines
jeweiligen imaginären
Kegels jeweils den gleichen Winkel ψ0 zur
Triebwerksachse aufweisen, weisen jeweils auch alle Mikrofone, die
auf einer der Schnittkurven angeordnet sind, jeweils den gleichen Winkel ψ0 auf. Im Gegensatz zu dem von F. Farassat
et al. vorgeschlagenen Anordnung der Mikrofone auf Kreisen um die
Triebwerksachse, kann durch die auf einer der Schnittkurven angeordneten
Mikrofone im optimalsten Fall für
den Winkel θ0 maximal ein Winkelbereich von π im Gegensatz
zu den 2π der
Ringe bei Farassat et al. abgedeckt werden. Eine Fouriertransformation
kann daher zur Trennung des Schallfelds in die verschiedenen Azimutalmoden
pm der unterschiedlichen Azimutalmodenordnungen
m nicht erfolgreich durchgeführt
werden. Ein Azimutalmoden pm ist die Summe
aller Schalldruckpegel pmn der unterschiedlichen
Radialmodenordnungen n für
die eine Azimutalmodenordnung m. Eine vorteilhafte Weiterbildung
der Erfindung sieht daher vor, dass die Zerlegung in Azimutalmoden
mittels einer linearen Ausgleichsrechnung durchführbar ist. Hierbei wird angenommen,
dass die einzelnen akustischen Moden nicht korreliert sind.
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Eine
besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass
mittels der Auswerteeinheit jeweils anhand der Schallsignale von
den Mikrofonen, die auf einer der Schnittkurven angeordnet sind,
eine Zerlegung in Azimutalmoden vornehmbar ist, wobei unterschiedliche
Abstände
d der Mikrofone auf der einen der Schnittkurven von dem Durchstoßpunkt der
Triebwerksachse durch die Schallaustrittsfläche jeweils über eine Phasenverschiebung
berücksichtigbar
ist. Die Mikrofone auf einer Schnittkurve weisen jeweils einen gemeinsamen
Winkel ψ0 auf. Jedoch besitzen die einzelnen Mikrofone
unterschiedliche Abstände
d von dem Durchstoßpunkt
der Triebswerksachse durch die Schallautrittsfläche. Die unterschiedlichen
Abstände
lassen sich jedoch jeweils durch eine geeignete Phasenverschiebung
berücksichtigen.
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Anschließend an
eine Zerlegung des Schallfelds in Azimutalmoden der einzelnen Azimutalmodenordnungen
m ist es möglich,
die Schalldrücke
pmn, die den angeregten akustischen Moden
eines Triebwerks zugeordnet sind, zu bestimmen. Eine vorteilhafte
Ausführungsform
der Erfindung sieht daher vor, dass die Bestimmung der Schalldrücke pmn für
jeweils eine Azimutalmodenordnung m mittels einer linearen Ausgleichsrechnung
der für
unterschiedliche der Schnittkurven ermittelten Azimutalmoden der
entsprechenden Azimutalmodenordnung m durchführbar ist. Dies bedeutet, dass
nach einer Zerlegung in Azimutalmoden für jeweils eine der Schnittkurven
anhand der unterschiedlichen Azimutalmoden der Azimutalmodenordnung
m unterschiedlicher Schnittkurven die Schalldrücke pmn für unterschiedliche
Radialmodenordnungen n mittels einer linearen Ausgleichsrechnung
bestimmbar sind.
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Es
ist bekannt, dass sich nicht alle anregbaren Moden ausbreiten können. Um
folglich die Bestimmung zu vereinfachen, sieht eine besonders vorteilhafte
Ausführungsform
der Erfindung vor, dass bei der Bestimmung der Schalldrücke pmn Randbedingungen über die Ausbreitungsfähigkeit
von in dem Triebwerk angeregten akustischen Moden berücksichtigbar
sind.
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Eine
besonders geeignete geometrische Ausgestaltung der Erfindung, für die die
Berechnung der Schalldrücke
leicht ausführbar
ist, sieht vor, dass die Fläche
eben ist und die eine oder die mehreren Schnittkurven Hyperbeln
sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Hierbei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Rohrs und eines mit dem Rohr verknüpften Koordinatensystems;
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2 Darstellungen
von Abstrahlcharakteristik mit Hilfe eines Schalldruckpegels p02 einer akustischen Moden mit einer Azimutalmodenordnung
0 und einer Radialmodenordnung 2 zugeordnet ist.
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3 Darstellungen
von Abstrahlcharakteristik mit Hilfe eines Schalldruckpegels P12 einer akustischen Moden mit einer Azimutalmodenordnung
1 und einer Radialmodenordnung 2 zugeordnet ist.
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4 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Bestimmen von Schalldrücken,
die angeregten akustischen Moden eines Triebwerks zugeordnet sind;
und
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5 ein
schematisches Blockschaltbild eines Verfahrens zum Bestimmen von
Schalldrücken.
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In 1 ist
ein mit einem Rohr 1 verknüpftes Koordinatensystem 2 dargestellt,
welches zur mathematischen Beschreibung eines aus dem Rohr austretenden
Schallfelds verwendet wird. Ein Ursprung 3 des Koordinatensystems 2 liegt
in einer Austrittsebene 4 des Rohrs 1 und fällt mit
einem Durchstoßpunkt 5 einer Triebwerksachse 6 durch
die Schallaustrittsfläche 4 des
Rohrs zusammen. In kartesischen Koordinaten ist die X-Achse kollinear mit
der Triebwerksachse ausgebildet und weist von dem Rohr weg. Die
hierzu senkrechten Koordinatenachsen Y und Z liegen in der Schallaustrittsfläche 4.
Ein Punkt 7 im Raum kann auch in Koordinaten d, θ0, ψ0 angegeben werden, wobei d ein Abstand des
Punktes 7 von dem Ursprung 3 ist, und θ0 und ψ0 jeweils einen Winkel eines Vektors, gemessen
gegen die Y-Achse bzw. die X-Achse, angeben, der den Ursprung 3 mit
dem Punkt 7 verbindet. Dieser zweite Satz von Koordinaten
d, θ0, ψ0 ist besonders geeignet, um die Schallausbreitung
von aus dem Rohr 1 abgestrahltem Schall zu beschreiben.
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In 2 und 3 sind
jeweils die Abstrahlcharakteristiken von Schalldrücken pmn dargestellt, die abgestrahlten akustischen
Moden zugeordnet sind. Für
die dargestellten Richtcharakteristiken gilt d/R = 5 und kR = 10.
Als durchgezogene Linie 10 ist jeweils der Schalldruckpegel
gegen den Winkel ψ0 aufgetragen. In 2 ist die
Abstrahlcharakteristik der Schalldruckmode p02,
d.h. der akustischen Mode mit azimutaler Modenordnung m = 0 und
radialer Modenordnung n = 2 dargestellt. In 3 ist die
Abstrahlcharakteristik der Schalldruckmode p12,
d. h. der akustischen Mode, mit azimutaler Modeordnung m = 1 und
radialer Modeordnung n = 2 dargestellt. Deutlich zu erkennen ist
in 2 und 3, dass die Richtcharakteristiken
jeweils ein Maximum 12 aufweisen. Der diesem maximalen
Schalldruckpegel Lpmax zugeordnete Winkel ψo max wird als Mode-Ray-Winkel bezeichnet.
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In 4 ist
eine Ausführungsform
einer Vorrichtung 41 zum Bestimmen von Schalldrücken pmn dargestellt, die von einem Triebwerk abgestrahlten
akustischen Moden zugeordnet sind. Ein Triebwerk ist hier als Rohr 42 angenähert. An
einer Schallaustrittsfläche 43,
die ein Einlauf oder eine Düse
eines Triebwerks sein kann, tritt ein Schallfeld aus, das in Schalldrücke pmn gemäß Gleichung
5 zerlegbar ist. Um die entsprechenden Amplituden Amn der
Schalldrücke
pmn bestimmen zu können, wird das abgestrahlte
Schalldruckfeld mit Hilfe von Mikrofonen 50–53 erfasst.
Diese Mikrofone sind als Fernfeldmikrofone ausgebildet. Sie sind
auf einer Ebene 56 entlang einer Schnittkurve 58 angeordnet.
Die Schnittkurve 58 ergibt sich aus einem Schnitt der Ebene 56, über der
das als Rohr 42 stilisierte Triebwerk in einer Höhe h parallel
zu dieser angeordnet ist, und einem imaginären Kegel 60, von
dem ein Teil gepunktet dargestellt ist. Eine Kegelspitze 62 des
imaginären
Kegels 60 fällt
mit einem Durchstoßpunkt 64 einer
als Rohrachse dargestellten Triebwerksachse 66 durch eine Schallaustrittsfläche 43 des
Rohrs 42 zusammen. Der Durchstoßpunkt 64 ist ebenfalls der
Ursprung der unterschiedlichen Koordinatensysteme, die zur mathematischen
Beschreibung verwendet werden. Der Kegel 60 weist ferner
eine Kegelachse 70 auf, die kollinear mit der Triebwerksachse 66 ist.
Ein Öffnungswinkel
des Kegels gemessen gegen die Kegelachse beträgt ψ0.
Hieraus ergibt sich, dass die Mikrofone 50–53 auf
der Schnittkurve 58 des Kegels 60 mit der Ebene 56 alle
unter dem gleichen Winkel ψ0 den Schalldruck des Schalldruckfelds erfassen,
das von dem als Rohr 42 approximierten Triebwerks abgestrahlt
wird. Die Mikrofone sind paarweise 50, 51; 52, 53 jeweils
unter einem gleichen Abstand d, jedoch bezüglich einer Projektion 72 der
Kegelachse 70 auf die Ebene 56 auf unterschiedlichen
Seiten der Schnittkurven angeordnet. Mit dem Abstand d der Mikrofone 50–53 variiert
jeweils der Winkel θ0. Der unterschiedliche Abstand d der Mikrofone
kann bei einer Auswertung jeweils durch eine Phasenverschiebung
kompensiert werden. Sind die Mikrofone 50–53 nur
auf einer einzigen Schnittkurve 58 des imaginären Kegels 60 mit
der Ebene 56 angeordnet, so kann das von dem als Rohr 42 approximierten
Triebwerk abgestrahlte Schalldruckfeld lediglich in unterschiedliche
Azimutalmoden der verschiedenen Azimutalmodenordnungen m mit Hilfe
einer Ausgleichsrechnung zerlegt werden. Dies reicht nur in einigen
Fällen
aus, um das abgestrahlte Schalldruckfeld in Schalldrücke pmn zerlegen zu können, die das Schalldruckfeld
vollständig
charakterisieren. Dies ist dann der Fall, wenn sich aus den Randbedingungen
ergibt, dass nur sehr wenige akustische Moden ausbreitungsfähig sind.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Ausführung der Vorrichtung 40 nach 4 sind
die als Fernfeldmikrofone ausgebildeten Mikrofone entlang mehrerer
Schnittkanten der Fläche, über der
das Triebwerk angeordnet ist, mit mehreren imaginären Kegeln
geordnet. Hierbei fallen alle Kegelspitzen der imaginären Kegel mit
dem Durchstoßpunkt
der Triebwerksachse durch die Schallaustrittsfläche zusammen. Ferner sind alle
Kegelachsen der imaginären
Kegel kollinear mit der Triebwerksachse ausgerichtet. Somit bilden
die Schnittkanten der imaginären
Kegel mit der Fläche, über der
das Triebwerk angeordnet ist, Hyperbeln, deren Scheitelpunkte auf
einer Geraden liegen, die mit einer Projektion der Triebwerksachsen
bzw. der Kegelachsen auf die Fläche
zusammenfällt.
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In 5 ist
schematisch ein Blockdiagramm für
ein Verfahren 80 zum Bestimmen der Schalldrücke pmn, die von einem Triebwerk abgestrahlten
akustischen Moden zugeordnet sind, dargestellt. Zunächst werden Mikrofone
bereitgestellt 82, die gemäß der oben beschriebenen Vorrichtungen
jeweils auf Schnittkurven von imaginären Kegeln mit einer Fläche angeordnet
sind, oberhalb derer das Triebwerk, vorzugsweise parallel zu der
Fläche,
angeordnet ist. Hierbei liegen die Scheitelpunkte der Schnittkurven,
die im Falle einer parallelen Ausrichtung des Triebwerks zu der
Fläche
Hyperbeln sind, auf einer Geraden, die mit einer Projektion einer Triebwerksachse
des Triebwerks auf die Fläche
zusammenfällt.
Mit Hilfe der Mikrofone wird das Schallfeld, das von dem Triebwerk
abgestrahlt wird, erfasst 84. Die Mikrofone sind mit einer
Auswerteeinheit verknüpft,
die anhand der gemessenen Schallmesssignale der Mikrofone und einer
Kenntnis ihrer Positionen die Schalldrücke pmn ermitteln
kann 86. Zum Auswerten werden zunächst die Schallmesssignale
der Mikrofone, die jeweils auf einer der Schnittkurven angeordnet
sind, gruppenweise ausgewertet. Hierbei wird eine lineare Ausgleichsrechnung
durchgeführt 88,
um eine Zerlegung in Azimutalmoden für die verschiedenen Azimutalmodenordnungen
m vorzunehmen. Die unterschiedlichen Abstände der auf den Schnittkurven
angeordneten Mikrofone von einem Durchstoßpunkt der Triebwerksachse
durch eine Schallaustrittsfläche
werden mittels einer Phasenverschiebung berücksichtigt 90. Anschließend wird
jeweils für
die Azimutalmodenordnungen m getrennt mittels der Azimutalmoden
der entsprechenden Azimutalmodenordnungen m unterschiedlicher Schnittkurven
eine weitere lineare Ausgleichsrechnung durchgeführt 92, anhand derer
Schalldrücke
pmn der verschiedenen Radialmodenordnungen
n, die überlagert
die Azimutalmoden pm = Σpmn bilden,
ermittelt. Dies bedeutet, es werden jeweils die Schalldrücke pmn zu einer Azimutalmodenordnung m bestimmt,
die überlagert
eine Azimutalmode ergeben. Dies wird für alle Azimutalmodenordnungen
m ausgeführt,
vorzugsweise jedoch nur für
diejenigen, die ausbreitungsfähig
sind. Am Ende dieses Prozesses erhält man Schalldrücke pmn, die vollständig das abgestrahlte Schalldruckfeld
des Triebwerks charakterisieren.
