Modelling and testing of sound transmission through rotorcraft interior trim panels

Vibro-acoustic comfort is becoming of crucial importance for aircraft, automotive and railway industry. With reference to the rotorcraft field, passengers comfort improvement is quite challenging due to the strength and vicinity of the multiple noise sources. Along the propagation path towards the cabin, trim panels are the last mitigation chance for sound and vibration before propagating in the cabin. Given their lightweight structure and their consequent poor vibro-acoustic performance, trim panels need to be properly designed in order to ensure a high level of comfort to rotorcraft passengers. With focus on airborne sound, this thesis aims at predicting the acoustic behavior in terms of Transmission Loss (TL) of rotorcraft sandwich trim panels, for different layouts and different add-on sound-proofing materials. This target is pursued by means of both analytical and numerical models, supported by Damping Loss Factor (DLF) and TL experimental tests. The main outcome of the present thesis is the development of a simple numerical model, based on the combination of the Transfer Matrix Method (TMM) with the spatial windowing technique, for predicting the effect of different trim panel layouts on Transmission Loss. A satisfactory agreement is found comparing the predicted Transmission Loss with the experimental one, showing that the proposed TMM model is a suitable tool for the design of optimized trim panels.

Il comfort vibro-acustico sta divenendo di fondamentale importanza per i costruttori di velivoli, veicoli e treni. Con riferimento al settore elicotteristico, il miglioramento del comfort dei passeggeri è piuttosto complesso, data la potenza e la vicinanza delle numerose sorgenti di rumore. Nel percorso di propagazione verso l’interno della cabina, i pannelli di trim rappresentano l’ultimo livello di attenuazione del suono e delle vibrazioni prima che esse possano propagare all’interno. Data la massa contenuta dei pannelli di trim, e le conseguenti scarse prestazioni acustiche dei pannelli di trim, essi devono essere progettati in maniera adeguata, per garantire un livello di comfort soddisfacente per i passeggeri di un elicottero. Con particolare attenzione al percorso di trasmissione di tipo airborne, il presente lavoro di tesi si pone come obiettivo la predizione del comportamento acustico, in termini di Transmission Loss (TL), di diverse configurazioni di pannelli di trim installati nella cabina di un elicottero. A tale scopo, vengono sviluppati modelli analitici e numerici, con il supporto di test sperimentali di Damping Loss Factor (DLF) e di TL. Il principale risultato del presente lavoro di tesi è la messa a punto di un semplice modello numerico, basato sulla combinazione del Transfer Matrix Method (TMM) e di una tecnica di finestratura, atto a prevedere l’effetto sul Transmission Loss di diversi layout dei pannelli di trim. Il confronto tra risultati numerici in termini di Transmission Loss e dati sperimentali è molto promettente e dimostra che il modello TMM è uno strumento adatto per la progettazione di pannelli di trim ottimizzati.