Fluglärmforschung

Gemeinsam für leiseres Fliegen

Die Europäische Union verfolgt gemeinsam mit ihren Mitgliedstaaten und der europäischen Luftfahrtindustrie ein ehrgeiziges Ziel: Neue Flugzeuge sollen in Zukunft deutlich leiser werden. Um diese Vorgabe zu erreichen, arbeiten Flugzeug- und Triebwerkhersteller, Luftverkehrswirtschaft, Wissenschaft und Politik eng zusammen und investieren viele Millionen Euro in die Forschung.

Fluglärmforschung

Bis zum Jahr 2050 soll die Lautstärke neuer Flugzeuge um 65 Prozent sinken. Dies entspricht einer Reduzierung um 15 Dezibel im Vergleich zu neuen Flugzeugen im Jahr 2000. Dieses Ziel hat der europäische Luftfahrtforschungsbeirat (ACARE) in seinem Strategiepapier Flightpath 2050 ausgegeben. Das Gremium besteht aus Vertretern der Europäischen Kommission, der relevanten europäischen Hochschul- und Großforschungseinrichtungen sowie der europäischen Luftfahrtindustrie. Die von ACARE definierte Forschungsagenda ist richtungsweisend für die Förderung der Luftfahrtforschung sowohl auf europäischer als auch auf nationaler Ebene. Neben der Reduzierung des Fluglärms verfolgt der europäische Forschungsbeirat auch das Ziel, die Kohlendioxid- und Stickoxidemissionen im Luftverkehr zu verringern.

Flightpath 2050: Zielvorgabe für die Europäische Union #flightpath_2050_zielvorgabe_fuer_die_europaeische_union

Reduktion der Lautstärke neuer Flugzeuge um 65 Prozent bis 2050 (zu 2000)

Flightpath 2050: nach der Zielvorgabe des Europäischen Luftfahrtforschungsbeirats ACARE soll Fluglärm bis 2050 gegenüber dem Jahr 2000 um 65 Prozent sinken

Quelle: Europäischer Luftfahrtforschungsbeirat (ACARE)

Die Zielvorgaben des Forschungsbeirats haben Auswirkungen auf die Fluglärmforschung in ganz Europa. Denn um öffentliche Fördergelder zu erhalten, müssen Forschungsprojekte nachweisen, ob und wie sie dazu beitragen können, das Minus-15-Dezibel-Ziel zu erreichen. Einige der Projekte, an denen Luftfahrt, Wissenschaft und Politik im Schulterschluss arbeiten, werden im Folgenden vorgestellt.

Wie fördert Deutschland Fluglärmforschung? #wie_foerdert_deutschland_fluglaermforschung

Die deutsche Bundesregierung fördert Luftfahrttechnologien seit 1995 mit einem eigenen Luftfahrtforschungsprogramm. Dabei verfolgt sie seit jeher auch umweltpolitische Ziele. Denn auch in Deutschland müssen alle Forschungsprojekte dazu beitragen, die Ziele des europäischen Forschungsbeirates zu erreichen. Ein Teil der Forschungsmittel fließt in die Fluglärmforschung. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) prüft dabei die Projektbewerbungen von Unternehmen, Universitäten und Forschungszentren und betreut die Forschungsprojekte im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums. An der Finanzierung der Projekte beteiligen sich auch Unternehmen aus der Luftfahrt.

Die Luftfahrtindustrie leistet insbesondere mit ihren Innovationen im Bereich der Triebwerke erhebliche Beiträge zur Reduktion des von Flugzeugen ausgehenden Lärms. So wollen die Triebwerkshersteller Rolls-Royce und MTU Aero Engines den Lärm von Flugzeugtriebwerken durch verschiedene Dämpfungsmaßnahmen um 4 Dezibel verringern. Auch andere Partner wie der Forschungsverbund Leiser Verkehr sind daran beteiligt. Das Projekt MassiF-Effekt (Maßnahmen zur Schallpegelsenkung im Flugverkehr) hat 2009 seine Arbeit aufgenommen und einen Triebwerksschalldämpfer entwickelt, der derzeit getestet wird. Außerdem wird Airbus die "New Engine Option (neo)" seines A320-Modells ab Ende 2015 und die A330neo ab Ende 2017 an erste Kunden ausliefern. Durch den umfassenden Einsatz der neuen, leiseren Modelle sowie weiterer Technologien, die derzeit noch getestet werden, können die Hersteller die ACARE-Vorgaben erreichen.

Durch die Initiierung und Mitfinanzierung von Forschungsvorhaben leistet die Luftverkehrswirtschaft also einen entscheidenden Beitrag dafür, dass Flugzeuge in Zukunft leiser und noch energieeffizienter fliegen. Noch stärker fallen die Investitionen für die Modernisierung der Flugzeugflotten ins Gewicht, für die deutsche Fluggesellschaften heute und in Zukunft viel Geld in die Hand nehmen: Zurzeit haben sie moderne Maschinen zu einem Listenpreis von mehr als 30 Milliarden Euro bei den Flugzeugherstellern bestellt.

Dr.-Ing. Steffen Weidner Fliegen ganz ohne Lärmimmissionen geht nicht - was nun?

Die Mobilitätsansprüche der Bevölkerung steigen kontinuierlich im beruflichen sowie privaten ...

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Wie fördert die Europäische Union Fluglärmforschung? #wie_foerdert_die_europaeische_union_fluglaermforschung

Eines der wichtigsten Forschungsvorhaben auf europäischer Ebene ist Clean Sky. Die Initiative wurde 2008 als Öffentlich-Private Partnerschaft zwischen der Europäischen Kommission und europäischen Luftfahrtunternehmen gegründet. Bis 2020 will sie unter anderem den Fluglärm um 10 Dezibel verringern, was einer Halbierung des wahrgenommenen Lärms im Vergleich zur Flugzeugtechnologie von 2000 entspricht. Für das Projekt stehen insgesamt 1,6 Milliarden Euro zur Verfügung – je zur Hälfte von der Europäischen Union und von der Luftfahrt finanziert. Im November 2013 gab die Kommission die Mittel für das Nachfolgeprojekt Clean Sky 2 frei. Entsprechend den ACARE-Zielen soll die Fluglärmforschung im Rahmen von Clean Sky 2 dazu beitragen, die Lärmemissionen bis 2050 um 15 Dezibel zu senken. Das Budget des Nachfolgeprojekts beträgt rund 3,6 Milliarden Euro, die ebenfalls je zur Hälfte von der öffentlichen Hand und der Luftfahrt beigesteuert werden.

In einem Clean-Sky-Projekt entwickeln zum Beispiel die Flugzeughersteller Airbus und Saab eine komplett neue, zehn Meter lange Flügelspitze. Gegenüber herkömmlichen Flügelspitzen soll der Luftwiderstand deutlich geringer sein, was auch die Lärmemissionen senkt. Ein erster Prototyp wurde 2014 an einem Airbus A340-300 getestet.

Modellprojekt im Rahmen der Clean Sky Initiative #modellprojekt_im_rahmen_der_clean_sky_initiative

Neue Flügelspitzen sollen den Luftwiderstand verringern und so Fluglärm reduzieren

Neue Flügelspitzen sollen den Luftwiderstand verringern und so Fluglärm reduzieren

Neben Clean Sky gibt es auf europäischer Ebene ein weiteres Forschungsprogramm, das unter anderem Technologien für weniger Fluglärm entwickelt. Es heißt Single European Sky Air Traffic Management Research (SESAR) und an ihm sind die Europäische Union, die europäische Flugsicherungsbehörde Eurocontrol und die Luftfahrtindustrie beteiligt. Dem Technologieprogramm stehen insgesamt 2,1 Milliarden Euro zur Verfügung, die zu gleichen Teilen von den Beteiligten finanziert werden. Ziel ist es vor allem, die europäischen Flugsicherungssysteme zu modernisieren und besser aufeinander abzustimmen, aber auch dazu beizutragen, dass zukünftig bei Starts und Landungen deutlich häufiger lärmmindernde An- und Abflugverfahren eingesetzt werden können.

Visionäre Konzepte für die Zukunft des Fliegens #visionaere_konzepte_fuer_die_zukunft_des_fliegens

Weltweit arbeiten Forscher daran, das Fliegen in Zukunft noch energieeffizienter und leiser zu machen. Langfristig werden Flugzeuge dabei nicht nur weiterentwickelt, sondern vollkommen neue Flugzeugkonfigurationen entwickelt, die es so heute noch nicht gibt. Neben den Flugzeugherstellern betätigen sich auf diesem Feld auch universitäre Einrichtungen und interdisziplinäre Think Tanks. Zum Beispiel das Münchener Bauhaus Luftfahrt. Diese Forschungseinrichtung wird von der Luftfahrtindustrie getragen und vom Bayerischen Wirtschaftsministerium gefördert.

Lösungen für die Zukunft des Fliegens #loesungen_fuer_die_zukunft_des_fliegens

Im Bauhaus Luftfahrt werden verschiedene Konzepte diskutiert

Das Bauhaus Luftfahrt erarbeitet neue Konzepte und Flugzeugkonfigurationen für die Zukunft des Fliegens

Quelle: Bauhaus Luftfahrt

Rund 35 Wissenschaftler unterschiedlicher Disziplinen beschäftigen sich dort mit der Zukunft von Mobilität und Luftverkehr. Dabei berücksichtigen sie nicht nur technische, sondern auch wirtschaftliche, gesellschaftliche und ökologische Aspekte. Der Think Tank entwickelt unter anderem visionäre Lösungen dafür, Luftfahrzeuge in Zukunft energieeffizienter und lärmarmer zu machen.

Am Bauhaus Luftfahrt verfolgen Forscher zum Beispiel die Vision eines vollelektrischen Flugzeugs, das komplett emissionsfrei und deutlich leiser fliegen könnte. Bei einer anderen Konzeptskizze des Think Tanks, dem sogenannten Claire Liner, sind die vier Schuberzeuger (Fans) auf der Oberseite des Rumpfes zwischen den Leitwerken platziert und zusätzlich ummantelt, was einen Großteil des Lärms von der Umwelt abschirmt. Zudem befinden sich die Turbinen, die die Fans antreiben, beim Claire Liner im Inneren des Rumpfes, wodurch ihre Lärmabstrahlung nach außen minimiert wird. 

Auch ein geschlossener Flügel könnte den Lärm reduzieren. Bei einem herkömmlichen Flügel entstehen an den Flügelspitzen lärmverursachende Verwirbelungen. Bei einem in sich geschlossenen Flügel entstehen keine Verwirbelungen am Rand der Tragflächen, das reduziert Lärm und spart Treibstoff, weil der Widerstand geringer ist.

Bauhaus Luftfahrt: Zukunftsvision Claire Liner #bauhaus_luftfahrt_zukunftsvision_claire_liner

Ein Konzept für verbrauchs- und lärmarmes Fliegen auf der Kurzstrecke

Konzeptskizze "Claire Liner" des Think Tanks Bauhaus Luftfahrt für lärmarmes Fliegen auf Kurzstrecken

Quelle: Bauhaus Luftfahrt

Zukunftsvision: Solar Flugzeug #zukunftsvision-solar-flugzeug

Ein Flugzeug, das seine Energie selbst erzeugt: das ist die Vision von Bertrand Piccard und seinem Team. Nach 15 Jahren Vorbereitung war es im Monat 2016 soweit: das solargetriebene Propellerflugzeug hob zu seiner Weltreise ab. Die Solar Impulse ist mit mehr als 17.000 Solarzellen ausgerüstet, die sich auf der Oberseite der Tragflächen, des Rumpfes und des Höhenleitwerks befinden. Die vier Propellertriebwerke ermöglichten eine Geschwindigkeit von 90 Kilometer pro Stunde und eine maximale Reisehöhe von 8.500 Metern.

Solar Impulse - Fliegen ohne Kraftstoff #solar-impulse-fliegen-ohne-kraftstoff

Einige der Ansätze, die von anderen Forschungsinstitutionen verfolgt werden, zeigt die folgende Bildstrecke. Dabei handelt es sich nicht um konkrete Flugzeugtypen, die gerade von den Herstellern entwickelt werden, sondern um Konzeptskizzen, die allgemeine Trends und Visionen in der Luftfahrtforschung veranschaulichen. Die Umsetzung solcher Konzepte in der Praxis ist kompliziert und dauert in der Regel Jahrzehnte. Entwicklungs- und Investitionszyklen in der Luftfahrt sind dementsprechend lang.

Zukunftsflugzeuge #zukunftsflugzeuge

Die besonders großen Flügel ermöglichen die Mitnahme von viel Treibstoff für eine hohe Reichweite. Die Triebwerke befinden sich oberhalb der großen Tragflächen am Heck des Flugzeugs, so dass möglichst wenig Lärm am Boden ankommt.

Die spezielle Anordnung der Tragflächen mit einem Höhenruder vorne am Rumpf – auch Entenflügel genannt – verringert den Widerstand und somit die Lärmemissionen. Zudem sind in dem Modell die Triebwerke am Heck platziert, wodurch der Lärm der Triebwerke hauptsächlich nach oben abstrahlt.

Gelegentlich haben Forscher und Entwickler einen Zielkonflikt. In diesem Modell stehen die Triebwerkschaufeln frei und sind nicht verkleidet. Das reduziert den Treibstoffbedarf des Flugzeugs, führt allerdings zu höheren Lärmwerten und somit zu Umweltbelastungen an anderer Stelle.

Das Modell hat ungewöhnlich große Flügel, wodurch es geräuscharm gleiten kann. Die Flügel könnten am Flughafen hochgeklappt werden, um den Platzbedarf zu reduzieren. Zudem befinden sich die Triebwerke am Heck und über dem Rumpf, so dass der Lärm hauptsächlich nach oben abstrahlt.

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