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Forscher machen Ursachen von Hubschrauberlärm sichtbar

Helikopter im Geröllfeld

Forschern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) aus Göttingen und Braunschewig gelang es jetzt erstmalig, die Ursachen für den Lärm eines fliegenden Helikopters sichtbar zu machen. Mit den Erkenntnissen eröffnen sich Perspektiven, künftige Helikopter deutlich leiser zu machen.

Der Rotor ist Wohl und Übel eines jeden Helikopters. Zum einen hilft er dem Fluggerät, senkrecht starten und landen zu können, zum anderen ist er aber auch maßgeblich für den Fluglärm des Helikopters verantwortlich. Ein großer Teil des aerodynamischen Lärms entsteht durch Blattspitzenwirbel. Sie bilden sich am äußeren Rand des Rotorblattes, an dessen Oberseite sich ein Unterdruck bildet, während an der Unteseite ein Überdruck ensteht.

Forscher des DLR haben mit ausgiebigen Tests herausgefunden, wie man diesen Lärm sichtbar macht und wie man dagegen arbeiten kann. Dafür nutzen sie ein bekanntes Phenomen: An einem heißen Sommertag flimmert die Luft über machen Straßenstellen. Schwankungen in der Luftdichte sind der Grund hierfür. Das Licht wird gebrochen und ist vor einem passenden Hintergrund als Schliere sichtbar. Aus dieser Erkenntnis entwickelte Professor Markus Raffel, Leiter der Abteilung Hubschrauber beim DLR Göttingen, gemeinsam mit seinem Team die sogenannte Hintergrund-Schlierenmethode (Background Oriented Schlieren Method), kurz BOS genannt. Sie wird heute weltweit in aerodynamischen Versuchsanlagen eingesetzt.

Bei ihren Experimenten und Flugtests bedienten sich die DLR-Wisenschaftler eines Tricks: Sie nutzten in der Natur vorhandene Hingtergrundflächen, um die Rotorwirbel sichtbar zu machen. Der Hintergrund muss dabei möglichst fein strukturiert und gleichmäßig sein.

Ein Cougar-Helikopter der Schweizer Luftwaffe flog vor einem felsigen Hintergrund in den Alpen. Bereits bei diesem Test waren auf den Bildern des fliegenden Helikopters die Rotorwirbel so gut zu sehen, dass daraus wissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen werden konnten. Bei anderen Versuchen flog die BO 105 des DLR über Felder und Wiesen bei Salzgitter und Braunschweig, die Fotos entstanden aus einem begleitenden UL.

Das neueste DLR-Experiment fand in einem Steinbruch bei Seesen, im Harz, statt. Auf engem Raum musste der Helikopter schweben und die testpiloten mussten iteilweise in Bodennähe Wippmanöver durchführen. Ein nicht ganz ungefährliches Unterfangen, denn als Hindergrund diente das lose Geröll des Abraumhangs. Zehn Kameras lieferten dabei so gute Aufnahmen, dass erstmals ein Großteil der Rotorwirbel dreidimensional sichtbar gemacht werden konnte.

In weiteren Flugtests soll der Helikopter nun mit Messtechnik ausgestattet werden, die es dem Piloten ermöglicht, direkt mit Steuereingaben auf die Wirbel reagieren zu können, beziehungsweise diese auszugleichen. Blattspitzenwirbel und ihre Kollision mit nachfolgenden Blättern könnten durch anders geformte Rotorblätter oder eine geänderte Rotorsteuerung verringert werden. Abgesehen davon würde auch der Komfort davon profitieren, denn die Vibrationen, störend für die Passagiere an Bord, würden sich auch erheblich reduzieren lassen.

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