Passagierjet der Zukunft im Lärmcheck
Statt röhrenförmiger Flugzeuge könnten in Zukunft auch vorteilhaftere Bauformen zum Einsatz kommen. Doch wie würden die Geräuschemissionen dieser neuartigen Flugzeuge auf Menschen wirken? Empa-Forscher haben dies im Akustiklabor untersucht.
In Europa waren 2017 laut einem Bericht der Europäischen Umweltagentur rund vier Millionen Menschen zu hohen Fluglärmpegeln ausgesetzt, mit möglichen Auswirkungen von Schlafstörungen bis hin zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Abhilfe schaffen könnten neuartige Flugzeuge mit «Blended Wing Body» (BWB), deren Rumpf in die Flügel «fliessend» übergeht – mit weniger Luftwiderstand, Treibstoffverbrauch und Lärmemissionen zum Boden hin.
Die Empa hat untersucht, wie dies Betroffene subjektiv wahrnehmen. Ihre Akustikfachleute verfolgen seit Jahren erfolgreich den Ansatz der sogenannten Auralisation für Höreindrücke, analog zur Visualisierung für das Auge – zum Beispiel, um die Auswirkungen von Bahnlärm auf Menschen zu untersuchen. Dieses Know-how nutzten Reto Pieren, Axel Heusser und Beat Schäffer von der Abteilung «Akustik/Lärmminderung» auch im europäischen Projekt «Artem» (siehe Infobox), in dem zahlreiche Partner Konzepte für lärmarme Langstreckenflugzeuge entwickelten. Zusätzlich berücksichtigte das Konsortium weitere Technologien zur Lärmminderung wie eine Flügelhinterkante mit optimierten Krüger- Klappen oder moderne Getriebefan-Triebwerke mit einem grossen Verhältnis des Luftstroms ausserhalb der Brennkammer zum Luftstrom des heissen Abgasstrahls, was den Lärm deutlich reduziert.
Mit Messungen bestätigt
Wie würden solche neuartigen Langstreckenflugzeuge für rund 400 Passagiere im Vergleich zu herkömmlichen Flugzeugen abschneiden? Das Empa-Team publizierte seine Ergebnisse nun im Fachjournal «Aerospace Science and Technology». Die Lärmsimulationen aus dem Computer, welche mit echten Lärmaufzeichnungen rund um den Flughafen Zürich übereinstimmten, dienten als Vergleich mit den Simulationen für das neuartige BWB-Flugzeugkonzept und weitere Technologien zur Lärmminderung und zu besonders leisen Triebwerken. 31 Personen im Alter von 18 bis 61 Jahren hörten sich im «AuraLab» der Empa die Lärmimmissionen der unterschiedlichen Verkehrsflugzeuge bei 36 Überflügen an, räumlich simuliert mittels präzise angeordneter Lautsprecher: Starts und Landungen der konventionellen und innovativen Flugzeugtypen, in unterschiedlichen Flugphasen, mit unterschiedlichen Klappenstellungen oder Positionen des Fahrwerks sowie atmosphärischen Bedingungen wie Turbulenzen oder Schallreflexionen am Boden.
Nach dem Experiment füllten die Versuchspersonen Fragebögen aus mit Hilfe einer standardisierten 11-Punkte-Skala, die von 0 für «überhaupt nicht gestört oder belästigt» bis zu 10 für «äusserst gestört oder belästigt» reichte. Zudem wurden sie befragt, wie vertraut das jeweilige Schallereignis für sie klang. Die Resultate: Beim BWB-Flugzeug wurde die Belästigung im besten Fall um deutliche 4,3 Einheiten schwächer bewertet als beim herkömmlichen Passagierjet. Ausserdem wurde dessen Klangeindruck positiver wahrgenommen.
Welche Variante eines BWB-Flugzeugs sich in Zukunft durchsetzen kann, ist kaum vorherzusagen. Sicher ist laut Empa-Forscher Reto Pieren aber eines: «Der stärkste Beitrag zur Lärmminderung stammt zweifellos von der Form des Flugzeugs, die den Triebwerkslärms nach unten abschirmt», so der Akustiker, «weitere Technologien zur Lärmminderung machen nur etwa 15 Prozent der Reduzierung der Belästigung aus.»(red.)
Grosse EU-Studie zu Fluglärm
«Artem» (Aircraft noise Reduction Technologies and related Environmental iMpact) war ein fünfjähriges Forschungsprojekt, das sich ab Ende 2017 mit neuartigen Technologien zur Lärmreduzierung für Flugzeugkonfigurationen ab 2035 und 2050 befasste. Neben innovativen Ansätzen, um den Fluglärm an der Quelle zu mindern, wurden neue lärmmindernde Materialien getestet – woraus der «Blended Wing Body» entstand. Finanziert wurde «Artem» im Rahmen des EU-Förderprogramms «Horizont 2020».
