DE19833097A1 - Wandelement zur Lärmdämmung bei Flugzeug-Triebwerk-Tests - Google Patents

Wandelement zur Lärmdämmung bei Flugzeug-Triebwerk-Tests

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Abstract

Ein Wandelement zur Dämmung des Lärms bei Flugzeug-Triebwerktesten umfaßt eine sich von einer Grundfläche (21) aufrecht erstreckende, eine Oberkante (31) aufweisende Außen-Lärmschutz-Wand (23) mit einer vertikalen Höhe a, eine eine Unterkante (33) aufweisende Innen-Lärmschutz-Wand (24), die sich von einem vertikalen Abstand b von der Grundfläche (21) um eine vertikale Höhe c nach oben erstreckt und die gegenüber der Außen-Lärmschutz-Wand (23) um einen horizontalen Abstand d versetzt ist, einen Luft-Zuführ-Kanal (28), der begrenzt wird durch die Außen-Lärmschutz-Wand (23), die Grundfläche (21), und einen unteren Abschnitt (29) der Innen-Lärmschutz-Wand (24), der eine nach oben offene Luft-Eintritts-Öffnung (30) aufweist, die zwischen der Oberkante (31) der Außen-Lärmschutz-Wand (23) und der Innen-Lärmschutz-Wand (24) gebildet ist, und der eine Luft-Austritts-Öffnung (32) aufweist, die unterhalb der Unterkante (33) der Innen-Lärmschutz-Wand (24) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wandelement zur Dämmung des Lärms bei Flug­ zeug-Triebwerk-Tests.
Aus der US-A-3 096 847 ist eine Schutzanlage zur Schalldämmung großer Gasströme hoher Geschwindigkeiten bekannt, die angenähert in Hufeisen­ form angeordnete Wände aufweist. An den vorderen Stirnseiten der seitli­ chen Flächen sind zwei schwenkbare Torflügel angelenkt. Die Wände und Torflügel dieser Schutzanlage weisen einen dreieckförmigen Querschnitt auf und sind an ihren Innenseiten mit aus schallundurchlässigen Platten gebildeten Prallflächen versehen, die Schallwellen nach oben reflektieren sollen.
Durch offenkundige Vorbenutzungen ist ferner bekannt, bei einer mit To­ ren versehenen im wesentlichen hufeisenhörmigen Schallschutzanlage in den Toren Kulissen vorzusehen, zwischen denen etwa 2 m lange und etwa 200 mm breite Kanäle ausgebildet sind, die eine Schalldämmung bewirken. Nachteilig ist jedoch, daß diese Kanäle einen beträchtlichen Strömungswi­ derstand für die von den Triebwerken angesaugte Luft darstellen. Somit kann bei vielen Windverhältnissen ein Triebwerktest nicht durchgeführt werden, da nicht genügend Luft von den Triebwerken angesaugt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wandelemente zur Schalldäm­ mung bereitzustellen, die bei vorgegebenem Schallabsorptionsverhalten einen möglichst geringen Strömungswiderstand für durch sie angesaugte Luft aufweisen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, zwei seitlich zueinander ver­ setzte Schallschutzwände vorzusehen, zwischen denen ein Luftzuführkanal gebildet ist, so daß einerseits Luft im wesentlichen ungehindert angesaugt werden kann und andererseits Schallwellen im wesentlichen absorbiert werden und höchstens unter einem sehr steilen Winkel nach oben direkt austreten können. Auf diese Weise wird die jährliche Verfügbarkeit statio­ närer Testanlagen auf 70% bis 80% erhöht; eine 100% Verfügbarkeit be­ steht nur, wenn man die Anlage auf einer, z. B. aus der PCT WO 98/07624 bekannten, Drehplatte nach der Windrichtung ausrichten kann, was jedoch kostenaufwendig ist.
Zusätzliche vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 eine Testanlage für Flugzeuge mit erfindungsgemäßen Wandele­ menten in Draufsicht und
Fig. 2 eine Querschnitt durch einen Torflügel der Testanlage entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1.
Eine Testanlage 1 für Flugzeuge 2 weist eine hintere Schallabsorptions­ wand 3 sowie zwei mit dieser endseitige verbundene seitliche Schallab­ sorpstionswände 4, 5 auf, welche einen Stellplatz 6 für ein Flugzeug 2 U- förmig umgeben. In der Nähe der hinteren Schallabsorptionswand 3 und im wesentlich parallel zu dieser ist ein Abgasstrahl-Umlenk-Element 7 vorge­ sehen, welches den Abgasstrahl der Fleugzeug-Triebwerke 8 nach oben umleitet. Das Element 7 ist als gitterförmiges Leitelement in Form eines schalltransparenten Streckmetall-Gitters ausgebildet und entgegen der An­ strömrichtung 9 geneigt, so daß aus den Triebwerken 8 austretende Gasströme nach oben umgelenkt werden, während die Schallwellen mehr oder weniger ungehindert auf die Schallabsorptionswände 3, 4, 5 auftref­ fen. Dies ist beispielsweise aus der EP 03 22 433 A (entsprechend US 4,958,700) bekannt, worauf verwiesen wird.
An den vorderen Stirnseiten 10, 11 der Wände 3, 4 sind um Schwenkach­ sen 12, 13 verschwenkbare Torflügel 14, 15 über dreieckige Torflügel- Ansätze 16, 17 befestigt. Im geschlossenen, in Fig. 1 dargestellten, Zu­ stand schließen die Torflügel 14, 15 sowohl im Bereich der Schwenkachsen 12, 13 als auch entlang der Mittel-Längs-Achse 18 der Testanlage 1 spalt­ frei. Die Torflügel 14, 15 sind auf Rollen 19 abgestützt, welche auf dem Boden 20 oder in hierfür vorgesehenen Schienen geführt sind. Der Schwenkantrieb der Torflügel 14, 15 wird durch die Rollen 19 antreibende Motoren oder andere übliche Schwenkantriebe bewirkt. Die Torflügel 14, 15 können auch von Hand betätigbar ausgebildet sein. Es ist ferner mög­ lich, die Torflügel 14, 15 verschiebbar, z. B. senkrecht zur Achse 18, aus­ zubilden.
Die Torflügel 14, 15 weisen eine die Rollen 19 tragende Grundplatte 21 auf, auf der eine im wesentlichen vertikal verlaufende, an der Außenseite 22 der Torflügel 14, 15 angeordnete Außen-Lärmschutz-Wand 23 vorgese­ hen ist, welche eine vertikale Höhe a besitzt. In einem vertikalen Abstand b von der Grundplatte 21 beginnend erstreckt sich eine Innen-Lärmschutz- Wand 24 um eine vertikale Höhe c nach oben. Die Wand 24 ist gegenüber der Wand 23 um den horizontalen Abstand d in Richtung der Innenseite 25 der Torflügel 14, 15 versetzt. Die Wand 24 ist gegenüber der Grundplatte 21 mittels einer Stütz-Einrichtung 26, welche aus miteinander verbundenen Trägern 27 besteht, abgestützt. Die Wände 23, 24 sind aus üblichem schall­ absorbierendem Material gefertigt.
Die Torflügel 14, 15 weisen jeweils einen Luft-Zuführ-Kanal 28 auf, wel­ cher durch die Wand 23, die Grundplatte 21 und einen unteren Abschnitt 29 der Wand 24 begrenzt wird. Der Kanal 28 weist eine nach oben offene Luft-Eintritts-Öffnung 30 auf, die zwischen der Oberkante 31 der Wand 23 und der Wand 24 gebildet ist. Ferner ist eine Luft-Austritts-Öffnung 32 vorgesehen, welche zwischen der Unterkante 33 der Wand 24 und der Grundplatte 21 gebildet ist. Der Kanal 28 ist an seinen seitlichen Enden, d. h. in Fig. 2 in Blickrichtung und entgegen der Blickrichtung des Betrach­ ters, mit Seitenwänden 34 verschlossen. Diese müssen jedoch nicht vorge­ sehen sein.
Im oberen Bereich der Wand 24 ist diese zur Verbesserung des Schallab­ sorptionsverhaltens in Richtung der Innenseite 25 beispielsweise um 45° gegenüber der Vertikalen abgewinkelt und mittels eines Trägers 27' gegen­ über dem aufrechten Teil der Wand 24 abgestützt. Die Wand 24 verfügt über eine vertikale Gesamthöhe b + c von 18 bis 23 m (Meter), insbesonde­ re 19 m. Die Dimensionierung von a - b relativ zu d ist derart gewählt, daß der flachste Winkel Φ gegenüber der Horizontalen, unter dem Schall von der Innenseite 25 zur Außenseite 22 durch den Kanal 28 ohne Reflexion gelangen kann, mehr als 20° beträgt, d. h.
tan(Φ) = (a - b)/d < 0,36.
Der mathematische Ausdruck ergibt sich daraus, daß für den Winkel Φ in dem in Fig. 2 gezeigten rechtwinkligen Dreieck, dessen Katheten durch die Öffnung 30 und den Abschnitt 29 gebildet werden, gilt:
tan(Φ) = (a - b)/d; tan(20°) = 0,36. Entsprechend den Schallschutzbe­ stimmungen kann dieser Winkel jedoch frei vorgegeben werden. Bei einer typischen für normale Passagierflugzeuge geeigneten Dimensionierung be­ trägt b 4 bis 6 m, insbesondere ungefähr 5 m. Der Abstand d beträgt eben­ falls 4 bis 6 m, insbesondere 5 m, und ist insbesondere ungefähr so groß wie b gewählt. Die Höhe a ist größer als b und in der Regel so gewählt, daß a - b zwischen 1 m und 3 m, insbesondere bei ungefähr 2 m liegt.
Zum Betrieb der Testanlage 1 wird ein Flugzeug 2 durch die geöffneten Torflügel 14, 15 auf den Stellplatz 6 gefahren, so daß dessen vorderes Ende mittig in Richtung der Torflügel 14, 15 weist. Anschließend werden die Torflügel 14, 15 geschlossen. Beim Test der Triebwerke 8 wird im Bereich vor dem Flugzeug 2 Luft in großen Mengen angesaugt, welche entlang der Strömungslinien 35 durch die Öffnung 30 in den Kanal 28 eingesaugt wird und diesen durch die Öffnung 32 in Richtung des Flugzeugs 2 verläßt. Das Ansaugen der Luft erfolgt mit einem sehr geringen Strömungswiderstand, da der Kanal 28 im wesentlichen keine Verengungen oder andere wesentli­ che Strömungshindernisse aufweist. Der von den Triebwerken 8 produ­ zierte Abgasstrahl wird von dem Umlenkelement 7 nach oben abgelenkt.
Die von den Triebwerken 8 produzierten Schallwellen werden durch die Absorptionswände 3, 4, 5 sowie die Wände 23, 24 absorbiert. Lediglich ein kleiner Bruchteil der Schallwellen kann aus dem Bereich der Innenseite 25 schräg nach oben den Kanal 28 passieren, ohne von den Wänden 23, 24 absorbiert zu werden. Diese Schallwellen verlassen die Öffnung 30 jedoch mindestens unter einem Winkel Φ, der so eingestellt ist, daß die Umgebung nicht gestört wird. Somit kann bei gleichzeitiger Zufuhr eines großen Luft­ stromes für die Triebwerke 8 eine befriedigende Schallabsorption im Be­ reich der Torflügel 14, 15 erzielt werden.

Claims (10)

1. Wandelement zur Dämmung des Lärms bei Flugzeug-Triebwerk- Tests, umfassend
  • a) eine sich von einer Grundfläche (21) aufrecht erstreckende, eine Oberkante (31) aufweisende Außen-Lärmschutz-Wand (23) mit einer vertikalen Höhe a,
  • b) eine eine Unterkante (33) aufweisende Innen-Lärmschutz-Wand (24),
    • a) die sich von einem vertikalen Abstand b von der Grundflä­ che (21) um eine vertikale Höhe c nach oben erstreckt, und
    • b) die gegenüber der Außen-Lärmschutz-Wand (23) um einen horizontalen Abstand d versetzt ist,
    c) einen Luft-Zuführ-Kanal (28),
    • a) der begrenzt wird durch die Außen-Lärmschutz-Wand (23), die Grundfläche (21), und einen unteren Abschnitt (29) der Innen-Lärmschutz-Wand (24),
    • b) der eine nach oben offene Luft-Eintritts-Öffnung (30) auf­ weist, die zwischen der Oberkante (31) der Außen- Lärmschutz-Wand (23) und der Innen-Lärmschutz-Wand (24) gebildet ist, und
    • c) der eine Luft-Austritts-Öffnung (32) aufweist, die unterhalb der Unterkante (33) der Innen-Lärmschutz-Wand (24) gebil­ det ist.
2. Wandelement nach Anspruch 1, wobei dieses ortsfest angeordnet ist.
3. Wandelement nach Anspruch 1, wobei dieses als Torflügel (14, 15) aus­ gebildet ist.
4. Wandelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für die vertikale Höhe a im Vergleich zum vertikalen Abstand b gilt: a < b.
5. Wandelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der ver­ tikale Abstand b ungefähr so groß ist wie der horizontale Abstand d.
6. Wandelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für den vertikalen Abstand b und die vertikale Höhe c im Vergleich zur vertikalen Höhe a gilt: b + c < a.
7. Wandelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für das Verhältnis der Differenz von vertikaler Höhe a und vertikalem Abstand b zum horizontalen Abstand d gilt: (a - b)/d < 0,36.
8. Wandelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für den vertikalen Abstand b gilt: 4 m ≦ b ≦ 6 m.
9. Wandelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für den horizontalen Abstand d gilt: 4 m ≦ d ≦ 6 m.
10. Wandelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für die Differenz von vertikaler Höhe a und vertikalem Abstand b gilt, daß dieser ungefähr gleich 2 m ist.
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