Leiser fliegen

Schon heute sind neue Flugzeuge durch aero­dynamische Verbes­serungen und weiter­entwickelte Triebwerke deutlich leiser als vor Jahren. Spalte an den Landeklappen, Löcher an den Fahrwerken sowie der Ein- und Auslass der Triebwerke tragen aber noch immer zum typischen Flugzeug­geräusch bei. Die Lautstärke dieser Quellen könnte zukünftig mit nach­rüstbaren Anbauten hörbar gedämpft und der Fluglärm insgesamt weiter gesenkt werden. Dafür hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR mit Partnern das Forschungs­flugzeug A320 ATRA mit verschiedenen lärm­mindernden Anbauten modi­fiziert. Diese Woche testen die Forscher die Lärm­minderung der Nachrüst­maßnahmen bei Flug­versuchen am Flughafen in Cochstedt/Sachsen-Anhalt.

Während Neuent­wicklung und Marktdurch­dringung neuer leiserer Flugzeuge oft Jahrzehnte benötigen, bieten lärm­mindernde Umbauten zusätz­lich eine kurz- bis mittel­fristige Perspektive. „Das Thema Fluglärm ist eines der drängendsten der Luftfahrt­branche“, sagt DLR-Luftfahrt­vorstand Rolf Henke. „Deshalb haben wir einen Schwerpunkt auf die Entwicklung fluglärm­mindernder Lösungen im Programm Luftfahrt­forschung des DLR gelegt. Das Projekt ‚Low Noise ATRA‘ zeigt beispiel­haft, wie wir bereits mit heutigen Passagier­maschinen und den Werkzeugen der Forschung den Fluglärm weiter redu­zieren können.“

Für die Flug­versuche bauen die Wissen­schaftler auf dem Flughafen Cochstedt zwei akustische Messsysteme auf, die vielfach überflogen werden. Die Lärmdaten vergleichen die Wissen­schaftler dann mit Messungen, die bereits im Mai 2016 mit dem unmodi­fizierten A320 ATRA aufge­zeichnet wurden. So lässt sich sehr genau nachvollziehen, welche Umbau­maßnahme, welche Lärm­minderung ermöglicht. Die Modi­fikationen sind zunächst proto­typisch mit dem Schwerpunkt Lärmminderung entwickelt worden, dabei aber auch Basis für eine spätere breite Anwendung.

„Insgesamt haben wir zehn Lärmminderungs­maßnahmen in den vergan­genen Jahren realisiert“, berichtet Projekt­leiter Michael Pott-Pollenske vom Institut für Aero­dynamik und Strömungs­technik in Braun­schweig. „Besonders von den Verklei­dungen an den Fahrwerken und den neuartigen Schubdüsen an den Triebwerken erwarten wir hörbare Verbes­serungen. Aber auch die Füllung der Spalte zwischen Tragfläche und hinteren Lande­klappen und die Modi­fikation der Landeklappen­seitenkante werden eine Rolle spielen.“ Erstmals wurde das DLR-Forschungs­flugzeug A320 ATRA (Advanced Technology and Research Aircraft) im Umfang von insgesamt zehn Einzel­umbauten modifiziert. „Es ist schon etwas Besonderes, unseren bekannten ATRA jetzt quasi als Prototypen mit so vielen neuen Bauteilen zu fliegen“, freut sich DLR-Testpilot Jens Heider auf die Heraus­forderung. Ergänzend haben die Forscher eine Modifi­kation der Position der vorderen Hochauf­triebshilfen, der Vorflügel, vorbereitet, deren Wirkung in weiteren Flug­versuchen getestet werden soll.

Neben den Geräuschen der Triebwerke ist vor allem das Umströmungs­geräusch für die Lautstärke der Flugzeuge verant­wortlich. Dieses dominiert bei Anflug und Landung den Gesamtschall­druckpegel. Überall wo die Luft über Öffnungen und Spalte strömt wird es laut, einfach erfahrbar etwa durch Anblasen der Kante einer Personal­ausweiskarte. Gerade im Tief- und Langsamflug bei Start und Landung ist dies ein Thema: ausge­fahrene Lande­klappen geben Spalte zur Tragfläche hin frei und Fahrwerke stemmen sich im Flug mit all ihren Ecken, Kanten und Öffnungen gegen die verwirbelt strömende Luft. Für die Tankdeckel­öffnung unter der Tragfläche des Airbus A320 gibt es übrigens bereits eine lärm­mindernde Lösung in breiter Anwendung: Vor siebzehn Jahren entwickelte das DLR einen kleinen Wirbel­generator, der die lästigen Töne an der Öffnung mindert und heute serien­mäßig in neuen A320-Flug­zeugen montiert ist.

Einige der neuar­tigen Modifi­kationen am A320ATRA entstanden in Koopera­tion mit dem EU-Förder­projekt AFLoNext – Active Flow- Loads and Noise control on next generation wing. Die Bremsabdeckungen und die Verkleidung des unteren Haupt­fahrwerks wurden gemeinsam mit dem Partner Safran Landing Systems entwickelt. Weitere Lärm­minderungs­maßnahmen an Bug- und Hauptfahrwerk entstanden unter DLR-Führung im Projekt Low Noise ATRA. Die poröse Lande­klappenseiten­kante ist ein Produkt der Zusammen­arbeit zwischen Airbus Group, Airbus Operations und dem DLR. Eine sehr ähnliche Maßnahme wurde an allen Vorflügel­seiten­kanten installiert. Das Geräusch der Luft­bremsen an den Trag­flächen wird mit Hilfe einer Spoiler Splitter Plate reduziert, die die Ausbreitung der Schall­wellen von den Luft­bremsen zum Boden mindert. Insbe­sondere das laute Triebwerks­geräusch beim Start soll die neue Schubdüse verringern, die gut sichtbar hinten an den Trieb­werken angebracht ist.

DLR / JOL