Zusammenfassung
Mechanische Schwingungen im Frequenzbereiche 16 Hz bis 16 000 Hz werden als Schall bezeichnet. Man unterscheidet dabei im Wesentlichen zwischen
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Luftschall. Ausbreitung von Schwingungen (Druckwellen) in Luft oder Gasen.
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Körperschall. Ausbreitung von Schwingungen (Druckwellen) innerhalb fester Körper, wie z.B. in Maschinenstrukturen.
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Flüssigkeitsschall. Ausbreitung von Schwingungen (Druckwellen) in hydraulischen Fluiden, wie z.B. Wasser, Brennstoff, Öl etc.
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Literatur
Beim Schalldruckpegel Lp ist der Index ein „kleines p“. Beim Schallleistungspegel Lp ist der Index ein „großes P“.
Der Begriff „Phon“ hat sich International nur wenig durchgesetzt und ist heute kaum noch gebräuchlich.
Die Lautstärke in Phon ist gleich dem dB-Wert eines gleich laut empfundenen 1 000-Hz-Tones.
Hier sind kommerzielle Schallpegelmesser gemeint, die mit einer zusätzlichen elektronischen Bewertungseinheit ausgestattet sind und auf deren Anzeige das Messergebnis — ohne weitere manuelle Auswertung — direkt abgelesen werden kann.
Die Strahlgeschwindigkeit der frühen Turbojettriebwerke (Comet, Caravelle) erreichte Werte bis zu 700 m/s. In den ersten Turbofantriebwerken (B707, B727, B737, DC8, DC9) wurden im Kerntriebwerksstrahl Geschwindigkeiten von bis zu 600 m/s und im Fandüsenstrahl von bis zu 400 m/s erreicht. Heutige Turbofantriebwerke (B737–300, B747, B757, B767, A320) haben im Primärkreis Düsenaustrittsgeschwindigkeiten von bis zu 450 m/s und im Sekundärkreis von bis zu 300 m/s. Triebwerke mit Mischer erreichen Düsenaustrittsgeschwindigkeiten von ca. 350 m/s.
Hier sei nochmals daran erinnert, dass die Schallgeschwindigkeit von der Temperatur abhängt, sodass im heißen Abgasstrahl Schallgeschwindigkeiten von a9 ≈ 550 ... 650 m/s erreicht werden können.
Harmonisch heißen Schwingungen, wenn sie einen sinusförmigen Verlauf haben. Ein reiner Ton, der sich z.B. mit Stimmgabeln erzeugen lässt, ist eine sinusförmige Schwingung im Hörbereich. In Triebwerken sind drehende Turbomaschinenteile, in Abhängigkeit von Drehzahl und Schaufelanzahl, Ursache harmonischer Schwingungen, die sich mit den restlichen Schwingungen überlagern. Wird ein Frequenzspektrum, wie das in Bild 14–23, einer Fourie-ranalyse unterworfen, so lässt sich zeigen, dass die Spitzen dieses Spektrums den Harmonischen einzelner Laufräder zugeordnet werden können. Der harmonische Klang des Turbomaschinenklangs besteht aus einer Reihe von sinusförmigen Teiltönen, deren Frequenzen ganz-zahlige Vielfache einer Grundfrequenz sind. Man spricht hier auch vom Grundton (Grundfrequenz, 1. Harmonische) und von Obertönen (ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz, 2., 3., ..., n.-Harmonische).
Mit zunehmender positiver oder negativer Inzidenz weiten sich die Gebiete abgelöster Strömung im hinteren saug- oder druckseitigen Schaufelbereich aus, bis schließlich — im Extremfall — die gesamte Schaufel saug- oder druckseitig abgelöst ist. Ein Zustand, in dem es zum Abreißen einer Stufe oder u.U. auch zum Pumpen des gesamten Verdichters kommen kann, vgl. hierzu auch Kap. 10.5 über die instabilen Verdichterzustände.
Das Bild vermittelt den Eindruck, als würde der stationäre Signalanteil mit der Zeit leicht ansteigen, was aber real nicht der Fall ist, sondern vielmehr seine Ursache darin hat, dass das hier dargestellte Messsignal nicht korrigiert wurde. Aufgrund der Druckänderungen in der Mikrofonumgebung, die durch die Geschwindigkeits- und Höhenänderung des Flugzeuges hervorgerufen werden, müssten aber entsprechende Korrekturen am Signal vorgenommen werden.
In einer Strömung breiten sich Druckstörungen, die von Hindernissen ausgehen, in allen Richtungen mit Schallgeschwindigkeit aus. Ist die die Strömung selbst im Unterschall, so können die Störsignale eines Hindernisses mit der Differenz aus Schall- und Strömungsgeschwindigkeit der Strömungsrichtung entgegen „wandern“ (Galilei-Transformation für Geschwindigkeiten, Kap. 8.1.6.2). Erst wenn die Strömungsgeschwindigkeit größer oder gleich der Schallgeschwindigkeit ist, ist eine „Nach-Vorne-Wirkung“ einer Strömungsstörung nicht mehr möglich.
Auf eine exakte Beschreibung der physikalischen Vorgänge von Absorptionsmaterialien muss hier verzichtet werden, da dies den Umfang dieses Buches bei weitem sprengen würde. Der interessierte Leser sei hier auf die spezialisierte Literatur verwiesen, z.B. Kollmeier (2003).
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Bräunling, W.J.G. (2004). Triebwerkslärm. In: Flugzeugtriebwerke. VDI-Buch. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-07268-4_14
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