Beitrag zu einer virtuellen Lärmzertifizierung im Flugzeugvorentwurf

Kurzfassung

Insbesondere in der Nähe von Flughäfen hat der durch An- und Abflüge entstehende Fluglärm einen erheblichen Einfluss auf die Gesundheit der dort lebenden und/oder arbeitenden Bevölkerung. Dies führt unter Berücksichtigung des prognostizierten Wachstums des globalen Luftverkehrsaufkommens zu einer sich verschärfenden Problematik. Um die gesellschaftlichen Auswirkungen von Fluglärm zu reduzieren, werden neue Flugzeugkonzepte mit innovativen Lärmreduzierungsmaßnahmen und lärmarme Flugverfahren entwickelt. Bei der Zulassung von Flugzeugen erfolgt, zur Beurteilung der Lärmcharakteristik, eine fest definierte Lärmzertifizierung mithilfe von Überflugmessungen an, relativ zur Landebahn positionierten, Messpunkten. Die dabei ermittelten Zertifizierungspegel werden beispielsweise verwendet, um lärmabhängige Start- und Landegebühren zu erheben. Zur Vermeidung von steigenden Gebühren oder Flugverboten ist es notwendig die Zertifizierungsregularien zu verstehen und relevante Parameter zu identifizieren. Um die Beurteilungsfähigkeit von neuen Flugzeugkonzepten während des Flugzeugvorentwurfs zu verbessern, wurde eine Prozesskette zur virtuellen Lärmzertifizierung im DLR entwickelt. Diese Simulationsumgebung ermöglicht die Untersuchung der Beziehungen zwischen Flugzeugentwurf, Flugverfahren, Schallquellverhalten und Lärmimmission im Flugzeugvorentwurf. Für den Prozess wurde das von der ICAO festgelegte Verfahren der Lärmzertifizierung dokumentiert, Vorgaben für die Flugbahn identifiziert und durch eine programmtechnische Umsetzung simuliert. Berechnete Zertifizierungspegel ausgewählter Flugzeuge wurden mit veröffentlichten Pegeln der Europäischen Agentur für Flugsicherheit (EASA) verglichen. Weiterhin wurde die Flugbahn sowie die Immissions- und Emissionsspektren analysiert. Dominierende Schallquellen an den einzelnen Messstellen wurden identifiziert und realistische Lärmminderungsmaßnahmen angewendet, um den Einfluss auf den Zertifizierungspegel nachvollziehen zu können. Sensitivitätsstudien wurden durchgeführt, um die Wirkung individueller Schallquellen auf den Zertifizierungspegel qualitativ und quantitativ zu erfassen. Beobachtete Abweichungen zu den veröffentlichten Zertifizierungspegeln werden auf die Unsicherheiten im Flugzeugvorentwurf zurückgeführt. In diesem Vorentwurf wird eine vereinfachte Modellierung der Schallquellen durchgeführt, um globale Schallmetriken zu prognostizieren. Hierdurch können sich folglich Unterschiede zwischen im Flugzeugentwurf simulierten und durch Messung ermittelten Zertifizierungspegeln ergeben.