Simulationsverfahren zur Fluglärmberechnung
Erstellt am: 11.11.2002 | Stand des Wissens: 23.02.2024
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IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Die Abschätzung der Lärmausbreitung ist bei der Entwicklung neuer An-/Abflugverfahren und -routen von großer Bedeutung. Mit Hilfe von Simulationsverfahren können die Auswirkungen von Änderungsmaßnahmen im Voraus abgeschätzt werden. Sie gestatten die qualifizierte Untersuchung von Alternativen, die andernfalls nur sehr viel aufwendiger zu erreichen wäre. Derzeit existieren noch nicht sehr viele Simulationsverfahren zur Fluglärmberechnung. Zum einen liegt dies an der geforderten hohen Qualität der Eingabedaten, zum anderen an der noch vor einigen Jahren zu geringen verfügbaren Rechnerleistung. Mit der technischen Entwicklung der letzten Jahre ist die benötigte Rechenleistung mittlerweile verfügbar.
Allerdings müssen selbst bei kleinen Betriebsszenarien, je nach Komplexität, etwa 1010 Einzelpegelberechnungen durchgeführt werden. Bei der Dateneingabe wird zwischen den flugbetrieblichen Daten, die in der Regel verfügbar sind, und den schwieriger zu erhebenden akustischen Daten unterschieden. Hier müssen sowohl das Schallspektrum als auch die Richtcharakteristik bestimmt und auf Referenzbedingungen normiert werden. Die Daten der Luftfahrzeugherstellenden zur Lärmzulassungsmessung nach dem Annex 16 der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation werden in der Regel nicht für Flugprognosen freigegeben, so dass sich die Datenerhebung durch kontrollierte Messungen als sehr zeit- und kostenaufwendig gestaltet. Dennoch bieten Simulationsverfahren viele Vorteile gegenüber konventionellen Methoden.
Die Lärmbeiträge jedes einzelnen Flugwegpunktes gehen beispielsweise explizit in die Berechnung ein. Somit entfallen die Schwierigkeiten, die bei herkömmlichen Methoden durch endliche Flugstreckensegmente, bzw. gekrümmte Teilstrecken, auftreten. Der Verlauf der ermittelten Lärmstrukturen ist daher stetig. Des Weiteren müssen keine empirischen Korrekturen (zum Beispiel hinter dem Startpunkt aufgrund der Richtcharakteristik oder Berechnung der Geräuschdauer) durchgeführt werden.
Die Lärmbeiträge jedes einzelnen Flugwegpunktes gehen beispielsweise explizit in die Berechnung ein. Somit entfallen die Schwierigkeiten, die bei herkömmlichen Methoden durch endliche Flugstreckensegmente, bzw. gekrümmte Teilstrecken, auftreten. Der Verlauf der ermittelten Lärmstrukturen ist daher stetig. Des Weiteren müssen keine empirischen Korrekturen (zum Beispiel hinter dem Startpunkt aufgrund der Richtcharakteristik oder Berechnung der Geräuschdauer) durchgeführt werden.
Es existieren unter anderem die folgenden Untersuchungen zu Simulationsverfahren:
- Das Programm EMIS: Zur Vorhersage von Schallimmissionen bei Flugzeugstandläufen wurde im Rahmen der Dissertation von R. Schmid das Rechenprogramm EMIS entwickelt. Bereits in einer ersten Version dieses Programms waren aussagefähige Prognosen für verschiedene Flugzeugtypen möglich. [Schm99]
- Das Projekt Leiser Flugverkehr: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrtechnik (DLR) entwickelte im Rahmen dieses Projekts, auf der Basis einer Einzelflugsimulation, ein Fluglärmberechnungsprogramm. Das Programm basiert auf einer Teilschallquellenmodellierung und einer weitgehend exakten Modellierung der Flugbahn. Es ermöglicht die Berechnung von zeitlichen Schallpegelverläufen am Immissionsort und damit die Bestimmung beliebiger Fluglärmdeskriptoren. [DLR04d, DLR04b]
- Das Projekt EU-finanzierte Projekt "Advanced turbofan-equipped aircraft noise model" (FLIGHT-NOISE). In diesem Projekt arbeiteten Wissenschaffende an der komplexen mathematischen Beschreibung der Geräuschentwicklung und -ausbreitung. Im Modell werden sämtliche Hauptquellen und die Ausbreitung des Lärms der von diesen ausgeht simuliert. Die Schwerpunkt liegt auf den am Boden wahrnehmbaren Geräuschen. [EuKo13]
