Leichtgewichtige Polymermembran macht Flugzeuge leiser

US-amerikanische Wissenschaftler haben eine Gummimembran entwickelt, die das in der Kabine störende Niederfrequenzrauschen drastisch reduzieren soll. Quelle: Yun Jing, North Carolina State University

Der Aufenthalt in einem Flugzeug oder einem Hubschrauber während des Flugs kann eine sehr laute Sache sein. Bald vielleicht nicht mehr: US-amerikanische Wissenschaftler haben eine Gummimembran entwickelt, die das in der Kabine störende Niederfrequenzrauschen drastisch reduzieren soll.

Um die Stabilität eines Flugzeugs zu erhören, ohne sein Gewicht zu erhöhen – was sich negativ auf dem Spritverbrauch und die Betriebskosten auswirken würde –, werden Rumpf und Flügel aus einem wabenförmig aufgebauten Material herstellt. Diese Konstruktionsart erlaubt es, Material und damit Gewicht einzusparen, zeitgleich wird eine sehr gute Stabilität der Bauteile gewährleistet. Von Nachteil wirkt sich die Wabenstruktur allerdings auf die Geräuschdämmung aus. Das dem Triebwerkslärm entstammende Niederfrequenzrauschen kann nahezu ungehindert den Flugzeugkörper durchdringen. Würde man die Zwischenräume der Waben mit Isoliermaterial füllen, hätte die einen unmittelbaren Einfluss auf das Gewicht des Flugzeugs.

Das zu verhindern und gleichzeitig die Geräuschdämmung zu optimieren, haben sich US-amerikanische Wissenschaftler unter anderem von der State University in North Carolina etwas einfallen lassen. Statt die Lücken der Waben zu füllen, sieht ihr Konzept vor, die Waben einseitig mit einer dünnen Gummihaut zu bespannen. Die Wirkung dieses Konstrukts wäre die einer Trommel, schreiben die Wissenschaftler: „Treffen Schallwellen auf die Membran, prallen sie von ihr ab und dringen nicht durch das Fluggerät.“

Die von ihnen entwickelte Membrane sei besonders wirksam gegen niederfrequentes Rauschen unter 500 Hertz. Eine mit Gummihaut überzogene Wabenstruktur reduziere die Schallenergie um 100- bis 1000-mal besser als ein herkömmliches Wabenbauteil eines Flugzeugs ohne Membran.

Im Vergleich zu der Wirkung, die eine Schallschutzhaut hervorruft, ist ihre Gewicht, dass sie zusätzlich auf die Waage bringt, vernachlässigbar: Die Gummimembran ist etwa 0,25 mm dick und steigert das Gewicht einer Wabenplatte um nicht mehr als sechs Prozent. Zudem sei das Bauteil leicht herzustellen und zu verarbeiten, ohne die Struktur, sprich die Festigkeit und Stabilität der Wabenbauteile zu beeinträchtigen.
Mit anderen Worten: Polymerwerkstoffe machen den Aufenthalt an Bord eines Flugzeugs einfach angenehmer. Willkommen in der Zukunft...

Quelle
Ni Sui et al., "A Lightweight yet Sound-proof Honeycomb Acoustic Metamaterial," Applied Physics Letter, DOI: 10.1063/1.4919235