Vibrationen in der Kabine: Wie wird Fliegen komfortabler? Das Forschungsprojekt UHBR2Noise ist Teil des LuFo V-3 Programms und ist gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Die ZAL GmbH arbeitet in dem erfolgreich abgeschlossenen Teilprojekt eng mit der Airbus Operations GmbH und der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg zusammen.
Die Abkürzung „UHBR“ steht für „Ultra High Bypass Ratio“, also ein ultrahohes Nebenstromverhältnis. Letzteres bedeutet, dass ein großer Anteil der Luft nicht durch die Brennkammer der Turbine läuft, sondern an dieser vorbeigeführt wird. Damit geht einher, dass die Fans im Triebwerk immer größer werden und langsamer drehen. Die veränderte Drehzahl sorgt für eine Veränderung der wahrnehmbaren Vibrationen in der Kabine – hin zu niedrigeren Frequenzen.
Das „2Noise“ steht für den Effekt, den die erzeugten Vibrationen auf die Kabine bzw. auf den Sitzkomfort für die Passagier:innen haben. Man spricht hier von Anregungen, die in das Flugzeug eingetragen werden. Durch die schon genannten Veränderungen im Triebwerk, drehen die Fans immer langsamer und die Frequenz wird niedriger. Diese Frequenzen werden potentiell als störender wahrgenommen und haben daher einen negativen Einfluss auf den Reisekomfort der Fluggäste.

Es geht also um Vibrationskomfort und die Frage: Wie kommt die Vibration in der Kabine durch den Sitz oder die Sitzreihe bei den Passagier:innen an? Das Acoustics & Vibrations-Team der ZAL GmbH hat hierfür ein objektives messtechnisches Verfahren entwickelt, mit dem man von der Sitzschiene bis zum Fluggast Einflüsse beurteilen kann. Die Universität Oldenburg führte dafür Probandentestreihen an einem Sitz-Teststand für Menschen durch (Subjektive Tests). Die ZAL GmbH kümmerte sich um das Messverfahren und hat hierfür einen Prozess entworfen. Der entsprechende Teststand am ZAL wird intern „Hollywoodschaukel“ genannt und sieht auch fast so aus: Eine Sitzreihe, die „schwebend“ an Federn hängt. Ein Shaker, also ein Vibrationserzeuger, leitet unten Kraft in die Sitzstruktur ein. Die Struktur reagiert auf diese Kraft und die ZAL Expert:innen messen die Beschleunigungen am Sitz. Mittels Berechnungen finden sie heraus,  wie viel von der eingeleiteten Kraft am Sitz ankommt.

Sie haben zudem einen Dummy entworfen und gemeinsam mit dem ZAL Additive Manufacturing-Team 3D-gedruckt. Der Dummy simuliert die Belastung auf den Sitz durch eine/n Passagier:in und ist so gestaltet, dass auf ihm die resultierende Beschleunigung gemessen werden kann. Aus den Messergebnissen leitet das Team ab, wie viel Vibration bei den Fluggästen ankommt. In Kooperation haben die Projektpartner also ein klassisches Messverfahren auf Sitzreihen angewandt – mit Hilfe eines eigens konstruierten Dummys. Diese Daten haben sie mit den Ergebnissen der Universität Oldenburg verglichen und so das Standardverfahren verfeinert. Wenn die Triebwerkanregung bekannt ist, kann damit vorab beurteilt werden, wie stark die Sitzreihe vibrieren wird. Man muss dafür nicht wissen, wie sehr die Sitzschiene vibriert. Man schaut sich generell das Vibrations-Übertragungsverhalten des Sitzes an.

Doch wie geht es nun weiter? Das Messverfahren unterstützt Sitzhersteller, einen Sitz so auszulegen, dass möglichst wenige Vibrationen bei den Fluggästen ankommen. Es kann zudem Airlines oder OEMs dabei unterstützen eine passende Auswahl zu treffen, welcher Sitz für welches Flugzeug oder welche Triebwerkskonfiguration besonders geeignet ist.

Sie finden UHBR2Noise spannend und möchten mehr erfahren? Rufen Sie uns an, wir freuen uns!

Dr. Patrick Cordes
Deputy Head of Advanced Materials
+49 40 248 595 139