22.04.2017 | Magazin:

Tracking down the noise Focus on research: "Energy System Transformation in Aviation"

(See german Version below)

Although aircraft have never been quieter than they are today, they still cause noise – mainly because of their engines and the air flow along their wings and landing gear. The airport and its surrounding area are also home to many additional sources of noise: aircraft taking off and landing or taxiing to and fro, trains carrying passengers to and from the terminals, and access roads and motorways full of motorised traffic.

The development of quieter aircraft and the planning of more efficient airports will be improved by the results of the noise pollution. Credit: Jonas Vogel/TU Braunschweig

The development of quieter aircraft and the planning of more efficient airports will be improved by the results of the noise pollution. Credit: Jonas Vogel/TU Braunschweig

All this movement generates noise. The experts from Overall System Evaluation, one of the teams in the research project Energy System Transformation in Aviation, are tracking down each and every source of noise. Their analyses are called “multimodal noise assessments”. “First, we calculate and simulate where and how sound is generated in the individual components of an aeroplane. Based on this, we make a noise forecast for the entire aircraft”, explains team member Dr. Ehsan Kian Far of TU Braunschweig’s Institute for Engineering Design. Next, the engineers draw up a list of noises at the airport and its surroundings. The results of their noise assessments feed into the development of quieter aircraft and planning processes for more efficient airports.

Noise – outside and inside the cabin

“We analyse not only flight noise as it is perceived on the ground, or its ‘noise footprint’, but we also assess the noise impact for passengers inside the aircraft’s cabin”, says Kian Far. One example is a new aircraft concept that aims to reduce weight and therefore fuel consumption by using thinner, lightweight outer aircraft skins. “In a case like this, we also look at how the technical change will affect the noise in the cabin. A thinner outer skin must not mean subjecting passengers to more noise. We forward our results to the engineers on our project’s technical teams, who use our calculations to design future aircraft.”

Dr. Ehsan Kian Far, research assistant at the Institute for Engineering Design of the TU Braunschweig. Credit: Jonas Vogel/TU Braunschweig

Dr. Ehsan Kian Far, research assistant at the Institute for Engineering Design of the TU Braunschweig. Credit: Jonas Vogel/TU Braunschweig

Quieter aircraft is a key prerequisite if smaller airports close to city centres are to gain greater acceptance with the public. Aviation experts see these city airports as a solution to the rapidly increasing demand for mobility. Having an airport in the city centre would save passengers from having to travel to a large airport far on the outskirts. Getting there takes a lot of time – often more than the flight itself. With direct flights to other city airports or existing, established airports, passengers would save a lot of time, especially on short to medium distances.

The Metropolitan Aircraft

If airports are to occupy space within cities, aircraft will have even stricter requirements to fulfil. The Metropolitan Aircraft research project has already developed a number of basic technologies and competencies to make tomorrow’s aircraft safer, more economical and more eco-friendly – such as optimised engines, high-performance, lightweight materials, and an automated air traffic system. The project was coordinated by the Aeronautics Research Centre Niedersachsen (NFL) and was concluded in 2014.

Text: Nicole Geffert


Dem Lärm auf der Spur

Auch wenn moderne Flugzeuge leiser sind als ihre Vorgänger, verursachen sie dennoch Lärm, der vor allem durch die Triebwerke und die Luftströmung an Tragflächen und Fahrwerk entsteht. Aber Lärmquellen gibt es auch auf dem Flughafen und in seiner Peripherie: Flugzeuge starten und landen, rollen zur Startbahn oder von der Landebahn zur Abstellposition. An- und abfahrende Züge befördern Passagiere zu den Terminals. Auf den Zufahrtstraßen und Autobahnen rund um das Flughafengelände drängt sich der Verkehr.

Diese Bewegungen erzeugen Lärm. Die Experten des Teams „Gesamtsystembewertung“ im Forschungsprojekt „Energiewende in der Luftfahrt“ gehen sämtlichen Geräuschquellen auf den Grund. „Multimodale Lärmbewertung“ nennen sie ihre Analysen. „Zunächst berechnen und simulieren wir, wo und wie Schall an den einzelnen Komponenten eines Flugzeugs entsteht. Darauf aufbauend erstellen wir für das gesamte Flugzeug eine Lärmprognose“, sagt Teammitglied Dr. Ehsan Kian Far vom Institut für Konstruktionstechnik der TU Braunschweig. In einem weiteren Schritt sind die Ingenieure dem Lärm auf dem Flughafengelände und in seiner Umgebung auf der Spur. Die Ergebnisse ihrer Lärmbewertung fließen ein in die Entwicklung leiserer Flugzeuge und in die Planung effizienterer Flughäfen.

Lärmteppich und Kabinengeräusche

„Wir analysieren nicht nur den Fluglärm, der am Boden wahrgenommen wird, den so genannten Lärmteppich. Wir bewerten auch die Geräuschbelastung für die Passagiere in der Kabine“, erklärt Kian Far. Ein Beispiel: Ein neues Flugzeugkonzept sieht vor, dass mittels Leichtbauweise dünnere Außenwände für Gewicht- und damit Treibstoffersparnis sorgen sollen. „Wir prüfen in einem solchen Fall auch, wie sich diese technische Veränderung auf die Geräuschentwicklung in der Kabine auswirkt. Die dünneren Wände sollten nicht dazu führen, dass es für die Passagiere lauter wird. Die Ergebnisse leiten wir an die Ingenieure in den technologischen Teams des Projekts weiter, die unsere Berechnungen bei der Auslegung künftiger Flugzeuge berücksichtigen.“

Leisere Flugzeuge sind eine wichtige Voraussetzung, um die Akzeptanz in der Bevölkerung für kleine, innenstadtnahe Flughäfen zu erhöhen. Luftfahrtexperten sehen in diesen City Airports eine Lösung, den rasant steigenden Bedarf an Mobilität künftig bewältigen zu können. Ein Flughafen in der Innenstadt erspart dem Fluggast den Weg zu einem Großflughafen außerhalb der Metropole. Eine solche Anfahrt ist zeitraubend und dauert oft länger als der Flug. Mit Direktflügen zu anderen City Airports oder bereits bestehenden Flughäfen käme der Passagier vor allem auf den Kurz- und Mittelstrecken schneller an sein Ziel.

Das „bürgernahe Flugzeug“

Rücken die Flughäfen in die City, müssen die Flugzeuge noch strengere Anforderungen erfüllen. Der Forschungsverbund „Bürgernahes Flugzeug“ hat bereits grundlegende Technologien und Kompetenzen entwickelt, damit die Flugzeuge von Morgen sicherer, ökonomischer und umweltfreundlicher fliegen – zum Beispiel mit optimierten Antrieben, dem Einsatz von Hochleistungswerkstoffen und Leichtbaustrukturen sowie einem automatisierten Luftverkehrssystem. Das Projekt wurde vom Niedersächsischen Forschungszentrum für Luftfahrt (NFL) in Braunschweig koordiniert und 2014 abgeschlossen.

Text: Nicole Geffert