Simulation von Fluglärm im Dienste geräuschmindernder Verfahren
Wachsende Städte in Kombination mit dem zunehmenden Flugreiseverkehr haben die Verminderung von Lärmemissionen zu einer der Prioritäten der Luftfahrtbranche und ihrer Regulierungsbehörden werden lassen. Mathematische Modelle, welche das Verhalten komplexer Systeme unter verschiedenen Bedingungen vorhersagen, sind unverzichtbare Instrumente in der Werkzeugkiste eines Entwicklungsingenieurs. Dies gilt insbesondere für große und teure Geräte, da Modelle im Vergleich zur Methode Versuch und Irrtum viel Zeit und Geld einsparen können. Vor diesem Hintergrund starteten Wissenschaftler das EU-finanzierte Projekt "Advanced turbofan-equipped aircraft noise model" (FLIGHT-NOISE), um komplexe mathematische Beschreibungen der Geräuschentwicklung und -ausbreitung zu entwickeln, die für noch bessere geräuscharme Planungen und Bauweisen erforderlich sind. Die Modelle sind detailliert und umfassend. Sie decken Flugzeugkonfigurationen, den Motor, die Flugmechanik und Geräusche ab. Letztere bestehen aus einzelnen Modellen sämtlicher Hauptquellen und Verfahrensweisen der Ausbreitung von Lärm, mit dem Schwerpunkt der Vorhersage von am Boden empfangenen Geräuschen (wie eine Person sie hören würde). Die Forscher teilten die Lärmquellen in zwei Kategorien ein. Geräusche im Zusammenhang mit dem Antrieb bzw. vom Motor verursachter Lärm ist auf die Hauptbestandteile des Motors (Lüfter, Verdichter, Brennkammer, Hilfstriebwerk oder Hilfskrafterzeuger usw.) zurückzuführen. Die Kategorie des im Zusammenhang mit der Flugzeugzelle selbst (nicht mit dem Antrieb) entstehenden Lärms berücksichtigte die tragenden Flächen und Hochauftriebssysteme. Außerdem wurden Interferenzmodelle entwickelt, um Effekte zu beschreiben, die durch Wechselwirkungen zwischen zwei oder mehr Bauteilen erzeugt werden. Die Ausbreitungsmodelle beschreiben die Lärmausbreitung im freien Raum (keine Hindernisse gemäß ISO-Definitionen der International Organization for Standardization) sowie die Effekte von Wind, Feuchtigkeit, Temperaturgradienten und Auswirkungen am Boden. Alle Modelle sind von der Bauteileebene bis zum im Flug befindlichen Flugzeug validiert worden, wobei bei letzterem sowohl synthetische als auch reale Flugbahnen berücksichtigt wurden. Der Code wurde mit guten Resultaten mit anderen von der Industrie eingesetzten Modellen verglichen. Die Endversion ermöglicht die Vorhersage der Flugzeugemissionen bei normalen Verkehrsflugzeugen mit Mantelstromtriebwerk und sollte den Entwicklungs- und Zertifizierungsprozess zu deutlich gesenkten Kosten beschleunigen.