Optische Messtechnik Hubschrauberlärm sichtbar gemacht

Quelle: DLR

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Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben die Hauptursache für den Lärm eines fliegenden schwergewichtigen Hubschraubers ergründet. Mit einer besonderen optischen Messtechnik konnten die verantwortlichen Wirbel an den Blattspitzen der Rotorblätter sichtbar gemacht werden.

Für die Versuche wurde ein großflächiges künstliches Punkte-Muster am Hangar des DLR Braunschweig angebracht. Die gemessenen Blattspitzenwirbel sind als Schlieren erkennbar.
Für die Versuche wurde ein großflächiges künstliches Punkte-Muster am Hangar des DLR Braunschweig angebracht. Die gemessenen Blattspitzenwirbel sind als Schlieren erkennbar.
(Bild: DLR (CC BY-NC-ND 3.0))

Dass ein Hubschrauber senkrecht starten und landen kann, verdankt er seinem Rotor. Dieser ist allerdings auch für den Lärm und die Vibrationen im Flug verantwortlich. Ein großer Teil davon wird laut DLR durch sogenannte Blattspitzenwirbel erzeugt. Und diese entstehen am äußeren Ende eines Rotorblattes: Auf der Oberseite bildet sich ein Unterdruck, auf der Unterseite ein Überdruck. Die Luft wird hierdurch beschleunigt und hinter der Rotorblattspitze entsteht ein konzentrierter Wirbel. Der Lärm und die Vibrationen kommen dadurch zustande, dass der Wirbel eines Rotorblattes mit einem anderen Rotorblatt kollidiert.

Hintergrundschlierenmethode zeigt Wirbel an

Um den Hubschrauberlärm sichtbar zu machen, führten Forscher des DLR mit einer CH-53 der Bundeswehr Flugversuche durch, indem sie den Helikopter in zwei bis zwölf Metern Höhe über dem Boden im Schwebeflug fliegen ließen. Drei Hochgeschwindigkeits-Kameras nahmen aus verschiedenen Blickwinkeln die dabei entstandenen Luftwirbel an den sechs Rotorblättern auf. Zwei weitere Kameras bestimmten die Position der CH-53 mit hoher Präzision. Die Blattspitzenwirbel wurden nach Angaben des DLR mit der Hintergrundschlierenmethode untersucht: Durch Schwankungen der Dichte wird das Licht in der Luft gebrochen. Vor geeigneten Hintergrundmustern ist dies als Schliere erkennbar.

Geschwungene Form der Rotorblätter kann Lärm verringern

Durch die gewonnenen Erkenntnisse sollen neue Möglichkeiten eröffnet werden, Hubschrauber künftig leiser und komfortabler zu machen. Dafür müssen die Wirbel an den Rotorblättern möglichst schwach gehalten werden und schnell zerfallen. Dies könnte laut DLR zum Beispiel durch eine geschwungene Form der Rotorblätter erreicht werden.

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