Development and validation of an innovative acoustic test stand for AAM-drone propellers

Das Anwendungsgebiet von Drohnen hat sich in den letzten Jahren signifikant erweitert. Insbesondere im Bereich des Handels besteht ein wachsendes Interesse an Drohnen, da ein zunehmender Markttrend in Richtung Lieferdrohnen für die Paketzustellung zu beobachten ist. Die Propeller stellen hierfür eine essenzielle Komponente dar, da sie die Hauptquelle des Lärms einer Drohne sind. Da diese in weiterer Folge in teils dicht besiedelten Gebieten zum Einsatz kommen sollen, ist es wichtig, den Lärmpegel so gering wie möglich zu halten, um die Akzeptanz der Bevölkerung gegenüber derartigen Luftfahrzeugen zu verbessern. Aus diesem Grund werden Propeller sowohl hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften als auch ihres Preises kontinuierlich in Richtung eines weitreichenden Einsatzes in Advanced Air Mobility (AAM) Luftfahrzeugen weiterentwickelt. Im Gegensatz zu Kameradrohnen, weisen Lieferdrohnen eine größere Nutzlast auf, besitzen dementsprechend auch eine höhere Eigenmasse und erfordern daher Propeller mit Durchmessern über 20 Zoll. Die Zielsetzung dieser Diplomarbeit besteht folglich in der Entwicklung eines Konzepts zur Durchführung akustischer Messungen an AAM-Propellern. Als Ausgangspunkt für das Grundkonzept wird eine Literaturrecherche durchgeführt, um die Erkenntnisse der aktuellen Forschung bestmöglich miteinzubeziehen und umzusetzen. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Testvorrichtung für Schallmessungen im Fernfeld entwickelt und zusätzlich eine weitere Testvorrichtung für Schallintensitätsmessungen implementiert, wodurch eine radiale Schallquellenlokalisierung des Propellers ermöglicht werden soll. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Auswahl des benötigten Messequipments sowie der einfachen, transportierbaren Umsetzung des gesamten Konzeptes. Die Versuche werden unter Verwendung des verfügbaren Teststands 15 von Tyto Robotics sowie der vom Institut zur Verfügung gestellten Propeller durchgeführt. Nach Abschluss des Aufbaus erfolgt die Validierung durch Tests mit verschiedenen Propellertypen. Im Anschluss werden diese mit zur Verfügung gestellten CFD-/CAA-Simulationsdaten verglichen. Zusätzlich sollen die generierten Messdaten in einer geeigneten Software erfasst und ausgewertet werden. Dadurch soll ein ganzheitliches Messsystem zur Schallpegelmessung und Schallquellenlokalisierung entstehen, welches die Entwicklung und Auslegung im Hinblick auf Lärmreduktion von Drohnenpropellern, mit einem Durchmesser größer als 20 Zoll, nachhaltig erleichtern soll.