Forschen für „flüsternde“ Flugzeuge

Ein Flugzeug hebt ab. Damit in Zukunft dabei weniger Fluglärm entsteht, arbeiten Wissenschaftler an neuartigen Lösungen. Bild: Airbus
Ein Flugzeug hebt ab. Damit in Zukunft dabei weniger Fluglärm entsteht, arbeiten Wissenschaftler an neuartigen Lösungen. Bild: Airbus

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Wenn wir selbst im Flugzeug sitzen und auf den Start warten, freuen wir uns, wenn’s endlich losgeht und das Flugzeug abhebt. Wer in der Nähe eines Flughafens wohnt, sieht – oder vielmehr hört – das oft ganz anders. Denn die vielen Starts und Landungen und der so erzeugte Fluglärm stellen eine echte Belastung dar. Und das, obwohl moderne Flugzeuge inzwischen schon viel leiser sind als ältere Maschinen. Daher hat die europäische Flugzeug-Industrie beschlossen, den Fluglärm weiter zu verringern und die Flugzeuge noch leiser zu machen. Das DLR unterstützt dieses Vorhaben mit zahlreichen Projekten.

Wann wird ein Geräusch überhaupt zum Lärm? Ein Wecker, der nachts im Schlafzimmer leise tickt, erzeugt gerade einmal 20 Dezibel. Wenn man aber versucht, dabei einzuschlafen, kann dieses eigentlich recht leise Geräusch schnell stören. Ob also ein Geräusch als unangenehm oder sogar als Lärm empfunden wird, ist oft auch von der Situation abhängig, in der man es wahrnimmt: Wenn man selbst mal etwas lauter Musik hört, ist das eben etwas anderes, als wenn es aus dem Zimmer nebenan dröhnt – ihr kennt das ja sicher von zu Hause …

Tests im Schlaflabor

Die meisten Menschen, die in der Umgebung von Flughäfen wohnen, empfinden den Fluglärm als große Belastung. Daher gibt es an vielen Flughäfen auch ein Nachtflugverbot, damit die Menschen nicht in ihrem Schlaf gestört werden. Übrigens: In Schlaflaboren erforschen das DLR und andere Einrichtungen, wie sich der Fluglärm auf unseren Schlaf und unsere Gesundheit auswirkt. Dabei verbringen Testpersonen einige Nächte in den eigens dafür vorgesehenen Laborräumen, die mit Betten und medizinischen Überwachungsgeräten ausgestattet sind – und dann werden per Lautsprecher künstlich Flugzeug-Geräusche eingespielt. So untersucht man, wie der Lärm unserem Wohlbefinden zusetzt.

Eine „akustische Kamera”

Bei diesen Lärmmessungen geht es darum, die Schallquellen an den Triebwerken, Fahrwerken und Landeklappen zu erkennen. Hier fliegt gerade ein Flugzeug über die vielen Mikrofone, die am Boden liegen und die eine sogenannte „akustische Kamera“ bilden. Bild: DLR
Bei diesen Lärmmessungen geht es darum, die Schallquellen an den Triebwerken, Fahrwerken und Landeklappen zu erkennen. Hier fliegt gerade ein Flugzeug über die vielen Mikrofone, die am Boden liegen und die eine sogenannte „akustische Kamera“ bilden. Bild: DLR

Um die Flugzeuge in Zukunft nochmals deutlich leiser zu machen als heutige Maschinen, müssen die Ingenieure erst einmal wissen, welche Schallquellen es an Flugzeugen überhaupt gibt. Dafür werden umfangreiche Lärmmessungen durchgeführt – mit interessanten Ergebnissen: Während beim Start natürlich das Triebwerk den meisten Lärm produziert, sind es bei der Landung eher die Tragflächen und das Fahrwerk. Denn während die Triebwerke beim Anflug auf den Flughafen fast im Leerlauf vor sich hin „flüstern“, tritt der Lärm, der durch die Luftströmung an Flügeln und Rädern erzeugt wird, besonders hervor.

Diesem sogenannten „airframe noise” ist man auf die Spur gekommen, indem man kurz vor der Landebahn viele Mikrofone ausgelegt hat. Sie stellen so etwas wie eine „akustische Kamera“ dar und erlauben es, die Geräuschquellen eines Flugzeugs regelrecht zu vermessen. Wenn dann ein Flugzeug über diese Anordnung vieler Mikrofone hinweg fliegt, erkennt man genau, welches Element des Fliegers wie viel Lärm erzeugt – und so kann man gezielt Gegenmaßnahmen ergreifen. Die Forschungsergebnisse fließen in die Konstruktion neuer, leiser Flugzeuge ein.

Triebwerke müssen leiser werden

Ein neuer langsam drehender Fan soll das Triebwerk in Zukunft leiser und gleichzeitig stärker machen. Bild: DLR
Ein neuer langsam drehender Fan soll das Triebwerk in Zukunft leiser und gleichzeitig stärker machen. Bild: DLR

Die Untersuchungen haben auch gezeigt, dass ein Drittel des Triebwerklärms nach vorne abgestrahlt wird. Die Ingenieure fanden nun heraus, dass sich dieser Lärm hörbar verringert, wenn man eine Kleinigkeit am sogenannten Lufteinlass ändert: Dort wurden bisher verschiedene Bauteile verwendet, die kleine Nähte und Lücken aufwiesen, wo sie aneinander stießen. Und genau durch diese Lücken breitete sich der Schall aus. Nun hat man die Lücken an der Vorderseite der Triebwerke beseitigt. Die Lösung nennt sich „Zero-Splice” und ist eine lückenlose Verkleidung des Lufteinlaufs „aus einem Guss”. Beim Super-Airbus A380 kommt diese Technologie bereits zum Einsatz – und macht ihn noch leiser als andere Flugzeuge.

Kompakt & wissenswert
  • Wann ein Geräusch zum Lärm wird
    Die Lautstärke der Geräusche, die auf unsere Ohren einwirken, wird in der Einheit Dezibel (dB) gemessen. Von den meisten Menschen werden Geräusche, die über 90 Dezibel liegen, als Lärm empfunden. Hier zum Vergleich die dB-Werte für einige Geräuschquellen:

    Normale Unterhaltung: 40 dB
    Babygeschrei: 90 dB
    Presslufthammer: 100 dB
    Startendes Flugzeug aus 10 Metern: 120 dB
    Schmerzgrenze: 130 dB

Doch die Forschung geht weiter: Gemeinsam mit Partnern aus Frankreich und Rumänien hat das DLR kürzlich einen neuen, sich nur langsam drehenden Fan entwickelt. Dabei ist es gelungen, ein Triebwerksgebläse zu konstruieren, das nicht nur deutlich leiser ist, sondern auch noch mehr Leistung liefert. Und auch mit vielen anderen Partnern – Hochschulen und Triebwerkherstellern – arbeitet das DLR weiter an leisen und umweltfreundlichen Triebwerken.

Den „Lärmteppich” verkleinern

Ein Fluglotse beim Test eines geräuscharmen Landeanflugs. Bild: DLR
Ein Fluglotse beim Test eines geräuscharmen Landeanflugs. Bild: DLR

Auch die Art und Weise, wie die Flugzeuge nach einem Start oder vor der Landung im Bereich des Flughafens fliegen, hat großen Einfluss auf die Lärmbelästigung. Daher starten die modernen Flugzeuge auch in einem viel steileren Winkel als früher. Auf diese Weise sind sie möglichst schnell außer Hörweite der Anwohner. Der sogenannte „Lärmteppich” – also die Gegend im Umfeld eines Flughafens, die besonders vom Lärm betroffen ist – wird so einfach kleiner. Auch versucht man natürlich, die Flugzeuge möglichst über gering besiedeltes Gebiet fliegen zu lassen und die Flugrouten sinnvoll zu bündeln. Und für den Landeanflug wurde inzwischen ein neues Verfahren entwickelt, bei dem der Pilot das Flugzeug – fast wie ein Segelflugzeug – im Gleitflug gleichmäßig sinken lässt, ohne zwischendurch noch einmal aufs „Gaspedal“ zu treten. Auch das senkt den Lärm in der Nähe von Flughäfen.