Fluglärm

Fluglärm ist Lärmbelästigung, die von Flugzeugen während der verschiedenen Flugphasen verursacht wird. Der Begriff wird hauptsächlich für externes Rauschen von den Ebenen verwendet. Ein Düsentriebwerk gehört zu den am meisten geräuschvollen künstlichen Objekten, die es gibt, und der Fluglärm kann so heftig sein, dass selbst ein paar Sekunden in der Nähe eines Flugzeugs, insbesondere während der Abfahrt, zu Gehörverlust führen können. Der Schalldruck 25 m von einer startenden Düsenebene beträgt ca. 150 dBA (Dezibel -A), genug, um die Trommeln zu sprengen. Zusätzlich zu dem Motorgeräusch werden Stoßwellen in Form von heftigen Hinweisen auftreten, wenn ein Flugzeug eine Überlaufrate hält, was für heutige zivile Flugzeuge nicht anwendbar ist. Aber ein Flugzeug verursacht erhebliche aerodynamische Geräusche, lange bevor es die Geschwindigkeit erreicht. Auch Innengeräusche und Vibrationen in Flugzeugen und Hubschraubern sind oft störend und in manchen Fällen so stark, dass es zu Gehörschäden kommen kann.

Die Tonproduktion ist in drei Kategorien unterteilt:

Mechanische Geräusch-Rotation der Motorteile, am auffälligsten, wenn Gebläseflügel Überschallgeschwindigkeiten erreichen.
Aerodynamische Geräusche – von der Luftströmung um die Oberflächen des Flugzeugs, besonders wenn sie bei hohen Geschwindigkeiten niedrig fliegen.
Lärm von Flugzeugsystemen – Cockpit- und Kabinendruck- und Klimaanlagen sowie Hilfstriebwerke.
Zu den gesundheitlichen Folgen zählen Schlafstörungen, Hör- und Herzerkrankungen sowie durch Stress verursachte Arbeitsunfälle. Speicher und Rückruf können ebenfalls betroffen sein. Regierungen haben umfangreiche Kontrollen eingeführt, die für Flugzeugdesigner, Hersteller und Betreiber gelten, was zu verbesserten Verfahren und einer Verringerung der Umweltverschmutzung führt.

Mechanismen der Klangproduktion
Fluglärm ist Lärmbelästigung, die von einem Flugzeug oder seinen Komponenten erzeugt wird, sei es auf dem Boden während des Parkens wie Hilfstriebwerke, während des Rollens, beim Hochfahren von Propeller- und Düsenauspuff, beim Start, unterhalb und seitlich von Abfahrts- und Ankunftswegen Überfliegen während der Fahrt oder während der Landung. Ein sich bewegendes Flugzeug, das den Strahltriebwerk oder den Propeller enthält, verursacht eine Kompression und Verdünnung der Luft, was eine Bewegung von Luftmolekülen erzeugt. Diese Bewegung breitet sich als Druckwellen durch die Luft aus. Wenn diese Druckwellen stark genug und innerhalb des hörbaren Frequenzspektrums sind, wird ein Hörempfinden erzeugt. Unterschiedliche Flugzeugtypen haben unterschiedliche Geräuschpegel und Frequenzen. Der Lärm stammt aus drei Hauptquellen:

Motor und andere mechanische Geräusche
Aerodynamischer Lärm
Lärm von Flugzeugsystemen
Motor und andere mechanische Geräusche
Ein Großteil des Lärms in Propellerflugzeugen kommt gleichermaßen von den Propellern und der Aerodynamik. Hubschraubergeräusche sind aerodynamisch induzierte Geräusche von Haupt- und Heckrotoren und mechanisch induzierte Geräusche vom Hauptgetriebe und verschiedenen Übertragungsketten. Die mechanischen Quellen erzeugen Schmalbandspitzen hoher Intensität, die sich auf die Drehgeschwindigkeit und die Bewegung der beweglichen Teile beziehen. In Computermodellierungsbegriffen kann Rauschen von einem sich bewegenden Flugzeug als eine Linienquelle behandelt werden.

Fluglärm von Düsentriebwerken
Fluggasturbinentriebwerke sind für einen Großteil des Fluglärms während des Starts und Steigflugs verantwortlich, wie beispielsweise das Kreissägengeräusch, das erzeugt wird, wenn die Spitzen der Gebläseschaufeln Überschallgeschwindigkeiten erreichen. Mit den Fortschritten bei Technologien zur Geräuschreduzierung ist die Flugzeugzelle jedoch während der Landung typischerweise lauter.

Der Großteil des Motorgeräusches ist auf das Strahlrauschen zurückzuführen, obwohl Turbofans mit hohem Bypassverhältnis ein beträchtliches Lüftergeräusch haben. Der Hochgeschwindigkeitsstrahl, der die Rückseite des Triebwerks verlässt, weist eine inhärente Scherschicht-Instabilität auf (wenn sie nicht dick genug ist) und rollt sich in Ringwirbeln auf. Dies bricht später in Turbulenzen um. Die SPL, die mit dem Motorgeräusch verbunden ist, ist proportional zu der Strahlgeschwindigkeit (zu einer hohen Leistung). Daher werden selbst geringe Verringerungen der Abgasgeschwindigkeit eine große Verringerung des Strahlrauschens erzeugen.

Die Geräuschentwicklung während des Betriebs eines Strahltriebwerks ist hauptsächlich auf die Umströmung der Schaufeln, die Verbrennung in der Brennkammer und durch Reibung der mechanischen Teile zurückzuführen; Darüber hinaus kommt die Schallemission aus den erzeugten turbulenten Strömungen hinter den Motoren. Das Gebläse, der Verdichter und die Turbine sind Schaufelräder, wobei insbesondere der Verdichter und die Turbine üblicherweise mehrstufig ausgebildet sind und somit eine Vielzahl von Schaufelrädern aufweisen. Die grundlegende Theorie der Fließfeldschallerzeugung wurde 1952 vom britischen Mathematiker Michael James Lighthill entwickelt, der die Navier-Stokes-Gleichungen in eine Wellengleichung umwandelte. Die Lösung dieser Gleichung, die in Form eines verzögerten Potentials geschrieben werden kann, beschreibt den abgestrahlten Schall eines Schaufelrades in theoretischer Form. Aeroakustik befasst sich mit der komplexen Geräuschbildung durch Luftströmungen im Motor.

Sonic Explosion
Wenn ein Flugzeug übertrieben fliegt, entsteht am Rumpf und Heck des Flugzeugs eine Schockwelle. Diese Schockwellen breiten sich in der Form des Machkegels aus und gelangen kurz darauf, nachdem sie einen Beobachter überflogen haben. Bei kleinen Flugzeugen und größeren Höhen werden diese Stoßwellen von einer Person als Knall, bei größeren Flugzeugen oder in geringer Höhe als zwei unmittelbar aufeinander folgende Pony wahrgenommen. Entgegen der landläufigen Meinung tritt der Überschallknall nicht nur in dem Moment auf, in dem die Schallmauer durchbrochen wird, sondern er tritt permanent auf und ist allen mit Überschallgeschwindigkeiten überflogenen Orten ausgesetzt. Der Überschallstoß eines supersonisch fliegenden Flugzeugs in hundert Metern Höhe kann einen Schalldruckpegel von bis zu 130 dB (A) erzeugen, der etwa so laut ist wie ein aus nächster Nähe abgefeuerter Schuss.

Fluglärm durch Luftströmung außerhalb der Triebwerke
Beim Starten eines Flugzeugs arbeiten die Motoren unter Volllast und emittieren hohe Schalldruckpegel; die Schallemission anderer Komponenten ist im Vergleich dazu marginal. Bei der Annäherung an ein Flugzeug (und bei neuen Flugstrategien in bestimmten Phasen des Starts, siehe unten) werden die Triebwerke jedoch bei Teillast betrieben; Hier hat die Schallemission durch andere Faktoren einen relativ hohen Anteil an den Gesamtemissionen. Hauptfaktoren sind das Strömungsgeräusch des Hochauftriebs (insbesondere der Lamellen und Klappen) und des Fahrgestells.

An einer Öffnung unterhalb des Tragflächenprofils erzeugt der Tankdruckausgleichsanschluss der Airbus A320-Familie ein hohes Geräusch, wenn Luft überläuft (ähnlich wie beim Überblasen einer Glasflasche). Eine Metallplatte kann die Luft umleiten und das Phänomen um 4 dB abschwächen.

Geräuschemission aufgrund von Motorgeräuschen
Kleinere Flugzeuge, wie z. B. Leichtflugzeuge, haben keine Motoren, sondern treiben ihre Propeller normalerweise mit einem Kolbenmotor an. Aufgrund der wesentlich geringeren Höchstgeschwindigkeiten und geometrischen Abmessungen, die solche Flugzeuge aufweisen, sind die Geräuschemissionen von Luftströmungen in der Regel vernachlässigbar. Bei ausgeschaltetem Motor und in der Luft (wie bei Segelflugzeugen) verursachen diese Flugzeugtypen kaum einen Bodenschall – im Gegensatz zu Linien- und Militärflugzeugen, die auch bei abgeschalteten Triebwerken laute Geräusche abgeben. Die zum Teil erheblichen Schalldruckpegel, die von kleinen Flugzeugen erzeugt werden, sind somit allein auf das Motorgeräusch und die durch den Propeller verursachten Luftströme zurückzuführen.

Aerodynamischer Lärm
Aerodynamisches Geräusch entsteht durch die Luftströmung um den Flugzeugrumpf und die Steuerflächen. Diese Art von Lärm steigt mit der Fluggeschwindigkeit und auch in geringen Höhen aufgrund der Dichte der Luft. Jet-angetriebene Flugzeuge erzeugen intensive Aerodynamikgeräusche. Tieffliegende Hochgeschwindigkeits-Militärflugzeuge erzeugen besonders laute aerodynamische Geräusche.

Die Form der Nase, der Windschutzscheibe oder der Überdachung eines Flugzeugs beeinflusst den erzeugten Schall. Ein Großteil des Lärms eines Propellerflugzeugs ist aufgrund der Luftströmung um die Blätter herum aerodynamischen Ursprungs. Die Helikopter-Haupt- und Heckrotoren verursachen auch einen aerodynamischen Lärm. Diese Art von aerodynamischen Geräuschen ist meist niederfrequent, bestimmt durch die Rotordrehzahl.

Typischerweise wird Lärm erzeugt, wenn die Strömung ein Objekt an dem Flugzeug passiert, beispielsweise die Flügel oder das Fahrwerk. Es gibt im Wesentlichen zwei Arten von Fluggeräuscheräuschen:

Bluff Body Noise – die abwechselnde Wirbelablösung von beiden Seiten eines stumpfen Körpers erzeugt Niederdruckbereiche (im Kern der Schuppenwirbel), die sich als Druckwellen (oder Schall) manifestieren. Die abgetrennte Strömung um den stumpfen Körper ist ziemlich instabil, und die Strömung „rollt“ in Ringwirbeln auf, die später in Turbulenzen zerfallen.

Kantengeräusch – Wenn turbulente Strömung das Ende eines Objekts oder Spalte in einer Struktur (hohe Aufhängungsfreiraumlücken) passiert, sind die damit verbundenen Druckschwankungen zu hören, wenn sich der Schall von der Kante des Objekts (radial nach unten) ausbreitet.

Lärm von Flugzeugsystemen
Cockpit- und Kabinen-Druckbeaufschlagungs- und Konditionierungssysteme sind oft ein Hauptbeitragsfaktor in Kabinen von zivilen und militärischen Flugzeugen. Eine der wichtigsten Quellen für Kabinenlärm von kommerziellen Düsenflugzeugen ist jedoch neben den Triebwerken die Hilfstriebwerkseinheit (Auxiliary Power Unit, APU), ein Bordgenerator, der in Flugzeugen verwendet wird, um die Haupttriebwerke üblicherweise mit Druckluft zu starten um elektrische Energie bereitzustellen, während das Flugzeug auf dem Boden ist. Andere interne Flugzeugsysteme können ebenfalls dazu beitragen, beispielsweise spezialisierte elektronische Ausrüstung in einigen Militärflugzeugen.

Auswirkungen auf die Gesundheit
Flugzeugmotoren sind die Hauptlärmquelle und können während des Starts 140 Dezibel (dB) überschreiten. Die Hauptlärmquellen sind in der Luft die Triebwerke und die Hochgeschwindigkeitsturbulenz über dem Rumpf.

Es gibt gesundheitliche Konsequenzen von erhöhten Lautstärken. Erhöhte Arbeitsplatz- oder andere Geräusche können zu Hörstörungen, Bluthochdruck, ischämischer Herzkrankheit, Belästigung, Schlafstörungen und verminderter Schulleistung führen. Obwohl einige Hörverluste mit dem Alter auftreten, ist in vielen Industrieländern der Einfluss von Lärm ausreichend, um das Gehör im Laufe des Lebens zu beeinträchtigen. Erhöhte Lärmpegel können Stress erzeugen, die Unfallrate am Arbeitsplatz erhöhen und Aggression und andere antisoziale Verhaltensweisen stimulieren. Der Fluglärm wurde mit Bluthochdruck in Verbindung gebracht.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen
Fluglärm hat Auswirkungen auf das Herz-Kreislauf-System und manifestiert sich in Erkrankungen des Systems. Der Zusammenhang zwischen Fluglärm und kardiovaskulären Erkrankungen wurde in mehreren Fallstudien nachgewiesen.

Laut einem Gesundheitsbericht der Weltgesundheitsorganisation werden 1,8% der Herzinfarkte in Europa durch Verkehrslärm über 60 dB verursacht. Der Anteil des Fluglärms in diesem Verkehrslärm bleibt offen. In einer weiteren Studie wurde der Zusammenhang zwischen Fluglärm und Bluthochdruck bei 2.693 Probanden im Großraum Stockholm untersucht und kam zu dem Ergebnis, dass ab einem kontinuierlichen Schallpegel von 55 dB (A) und einem maximalen Pegel von 72 dB (A) Ein deutlich höheres Krankheitsrisiko ist vorhanden. Im Rahmen dieser Studie konnten die Autoren zudem nachweisen, dass der Blutdruck auch im Schlaf bei erhöhtem Lärmpegel ansteigt, ohne dass die an den Fluglärm gewöhnten Personen geweckt werden.

Psychische Störungen
Auftretende psychische Störungen können verschiedene Ursachen haben, von denen einige nicht erforscht sind. Signifikante Beiträge zum Auftreten solcher Störungen, zu denen der subjektive Tinnitus (persistierendes Ohrgeräusch), Hyperakusis (eine pathologische Überempfindlichkeit gegenüber Schall) und, seltener, Phonophobie (eine phobische Störung mit Schall oder spezifischen Geräuschen) gehören, sind Stressreaktionen. Diese Belastung kann sicherlich durch lang anhaltenden Fluglärm ausgelöst werden. Allein in Deutschland berichtet etwa jeder zehnte Mensch über Tinnitus und 500.000 Menschen leiden an Hyperakusis.

Deutsche Umweltstudie
Eine großangelegte statistische Analyse der gesundheitlichen Auswirkungen von Fluglärm wurde Ende der 2000er Jahre von Bernhard Greiser für das Umweltbundesamt durchgeführt. Die Gesundheitsdaten von über einer Million Einwohnern rund um den Kölner Flughafen wurden auf gesundheitliche Auswirkungen im Zusammenhang mit Fluglärm analysiert. Die Ergebnisse wurden dann für andere Lärmeinflüsse in den Wohngebieten und für sozioökonomische Faktoren korrigiert, um eine mögliche Verzerrung der Daten zu reduzieren.

Die deutsche Studie kam zu dem Schluss, dass Fluglärm die Gesundheit deutlich und signifikant beeinträchtigt. Ein durchschnittlicher Schalldruckpegel von 60 Dezibel pro Tag erhöht die koronare Herzkrankheit um 61% bei Männern und 80% bei Frauen. Ein weiterer Indikator: Ein durchschnittlicher nächtlicher Schalldruckpegel von 55 Dezibel erhöhte das Risiko für Herzinfarkte bei Männern um 66% und bei Frauen um 139%. Statistisch signifikante gesundheitliche Effekte begannen jedoch bereits ab einem durchschnittlichen Schalldruckpegel von 40 Dezibel.

FAA-Beratung
Die Federal Aviation Administration (FAA) regelt den maximalen Lärmpegel, den einzelne zivile Luftfahrzeuge emittieren können, indem sie bestimmte Lärmzertifizierungsstandards erfüllen müssen. Diese Normen bezeichnen Änderungen der maximalen Geräuschpegelanforderungen durch die Bezeichnung „Stufe“. Die US-amerikanischen Lärmnormen sind im Code of Federal Regulations (CFR), Titel 14, Teil 36 – Lärmnormen: Flugzeugtyp und Lufttüchtigkeitszeugnis (14 CFR Part 36) definiert. Die FAA sagt, dass ein maximaler Tag-Nacht-Durchschnittspegel von 65 dB nicht mit Wohngemeinschaften vereinbar ist. Gemeinschaften in den betroffenen Gebieten können möglicherweise zur Minderung, wie zum Beispiel Lärmschutz, beitragen.

Kabinenlärm
Fluglärm betrifft auch Personen innerhalb des Flugzeugs: Besatzung und Passagiere. Kabinenlärm kann untersucht werden, um die berufliche Exposition und die Gesundheit und Sicherheit von Piloten und Flugbegleitern zu berücksichtigen. 1998 wurden 64 kommerzielle Fluglinienpiloten hinsichtlich Hörverlust und Tinnitus befragt. 1999 führte das NIOSH mehrere Lärmmessungen und gesundheitliche Gefährdungsbeurteilungen durch und stellte fest, dass die Lärmpegel den empfohlenen Grenzwert von 85 A-bewerteten Dezibel als 8-Stunden-TWA überschritten. Im Jahr 2006 wurde der Geräuschpegel in einem Airbus A321 während der Fahrt mit ca. 78 dB (A) angegeben. Während der Fahrt mit den Triebwerken bei minimalem Schub wurde der Geräuschpegel in der Kabine mit 65 dB (A) gemessen. Im Jahr 2008 fand eine Studie der Kabinenbesatzungen der schwedischen Fluggesellschaften durchschnittliche Schallpegel zwischen 78-84 dB (A) mit einer maximalen A-bewerteten Exposition von 114 dB, fand aber keine größeren Hörschwellenverschiebungen. Im Jahr 2018 ergab eine Untersuchung der Schallpegel von 200 Flugzeugen, die sechs Flugzeuggruppen repräsentierten, einen Lärmpegel von 83,5 dB (A) mit Pegeln von 110 dB (A) auf bestimmten Flügen, aber nur 4,5% überstiegen die vom NIOSH empfohlenen 8-Stunden-TWA von 85 dB (A).

Kognitive Effekte
Es hat sich gezeigt, dass simuliertes Fluglärm bei 65 dB (A) sich negativ auf das Gedächtnis und den Abruf auditiver Informationen von Personen auswirkt. In einer Studie, die den Effekt von Fluglärm mit der Wirkung von Alkohol auf die kognitive Leistungsfähigkeit vergleicht, wurde festgestellt, dass simulierter Fluglärm bei 65 dB (A) dieselbe Wirkung auf die Fähigkeit hatte, auditive Informationen abzurufen wie mit Blutalkohol vergiftet Konzentration (BAC) von 0,10. Ein BAC von 0,10 ist das Doppelte der gesetzlich vorgeschriebenen Grenze für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs in vielen entwickelten Ländern wie Australien.

Flugreisen und Wildtiere
Flugzeuglärm kann störend und schädlich für die Tiere sein. Zum Beispiel haben Pelztierzüchter erfahren, dass die Tiere neugeborene Welpen gefressen haben, deren Flugzeuge oder Hubschrauber während der Welpenzeit gegangen sind. Das Problem war auch in Zusammenhang mit militärischen Übungen mit Tiefflügen über Nationalparks oder Naturschutzgebieten während der Zucht- und Brutzeit im Frühjahr relevant.

Maßnahmen zur Verringerung des Fluglärms
Verschiedene Maßnahmen wurden ergriffen, um Fluglärm zu reduzieren. Die Verfahren sind in der Regel in emissionsmindernde und immissionsmindernde Maßnahmen (oft auch in aktive und passive Lärmschutzmaßnahmen) unterteilt. Während Emissionsreduktionsmaßnahmen darauf abzielen, Lärm direkt an der Quelle, dh an Flugzeugen oder Hubschraubern, zu reduzieren, besteht das Ziel immissionsmindernder Maßnahmen darin, die Auswirkungen auf Bevölkerung, Tiere oder Umwelt zu minimieren. Letzteres kann durch verschiedene Maßnahmen wie Schalldämmung oder Erhöhung der Entfernung zu Flugzeugen erreicht werden.

Emissionsminderungsmaßnahmen
Durch verschiedene konstruktive Maßnahmen konnten die Lärmemissionen von Motoren, Propellern und Rotoren in den letzten Jahrzehnten deutlich reduziert werden. Bei Strahltriebwerken geschieht dies neben anderen Veränderungen vor allem durch Abkehr vom Einstrom- und damit verstärkten Einsatz von Turbofan-Triebwerken; Bei Propellerflugzeugen und Helikoptern können niedrigere Schalldruckpegel durch Ändern der Blattgeometrie erreicht werden, was niedrige Rotordrehzahlen ermöglicht. Durch die Erhebung von Gebühren und das Verbot besonders lärmintensiver Flugzeuge, wie sie in den USA und der Europäischen Union durchgeführt werden, werden Fluggesellschaften und damit indirekt die Flugzeug- und Turbinenhersteller zur Entwicklung und zum Einsatz leiserer Flugzeugmodelle gedrängt.

Entwicklung in Strahltriebwerken
Fortschritte in der Entwicklung von Strahltriebwerken haben insbesondere die Geräuschentwicklung von Zivilluftfahrtmotoren gegenüber den seit den 1950er Jahren eingesetzten Motoren deutlich reduziert.

Ein wesentlicher Teil der geringeren Geräuschemissionen besteht in der Implementierung der Sekundärströmung in Strahltriebwerken, dh der Entwicklung von Strahltriebwerken von Einstrahltriebwerken zu Turbofan-Triebwerken. Während in den ersten Motorengenerationen kein oder nur ein sehr kleiner Seitenstrom verwendet wurde, erzeugen moderne Motoren einen großen Teil von bis zu 80% des Gesamtschubs durch den Seitenstrom, die Massenverteilung von Luft im Seitenstrom zu solchen im Hauptstrom („Bypass-Verhältnis“) teilweise im Verhältnis von 12: 1. Der PW1124G-Motor, der unter anderem im Airbus 320neo eingebaut wird, senkt laut Hersteller den Schalldruckpegel um 15 dB (A), und der von Bombardier entwickelte PW1521G-Motor sogar um 20 dB (A).

Bei einigen Motoren ist es möglich, Schalldämpfer zu installieren. Ältere Flugzeuge mit niedrigerem Bypassverhältnis können – oft erst später – mit Hush-Kits ausgerüstet werden, die unter anderem die Geschwindigkeitsunterschiede zwischen schnellem Hauptstrom und Umgebungsluft reduzieren. Nachteil der Hush-Kits sind Leistungsverluste des Motors. Die in die Triebwerke der Boeing 787 eingebauten „Chevron Düsen“ folgen einem ähnlichen Prinzip: Eine zickzackförmige Hinterkante des Motors soll die Sekundärströmung besser mit der Umgebungsluft mischen und so die Geräuschemissionen reduzieren.

Eine weitere konstruktive Maßnahme ist die Verwendung neuer Abgasdüsen, die das Abgas in irgendeiner Weise mit der Umgebungsluft mischen, so dass die Geräuschemission reduziert wird. Auch bei modernen Motoren führt ein vergrößerter Abstand zwischen Stator und Laufrad des Kompressors zu einer Geräuschminderung. Andere Möglichkeiten zur Verringerung der Geräuschemission sind eine veränderte Geometrie der Schaufelräder im Motor oder die Verwendung von geräuschabsorbierendem Material an den Motorlufteinlässen.

Ein anderer Weg, um die Geräuschemission der Motoren zu reduzieren, ist das Fehlen der Verwendung von Schubumkehrvorrichtungen mit mehr als Leerlaufleistung. Der Schubumkehrer kann bei der Landung unmittelbar nach der Landung des Flugzeugs eingeschaltet werden. Aufgrund der Auslenkung des Triebwerks ist der Schub der Triebwerke vorwärts, so dass das Flugzeug abgebremst wird. In der Zivilluftfahrt dürfen Flugzeuge jedoch in der Regel nur Landebahnen an Flughäfen anfahren, auf denen eine sichere Landung ohne Umkehrschub gewährleistet werden kann. Auf die volle Schubumkehr wird somit zunehmend verzichtet, da es durch die kurzfristige Inbetriebnahme der Turbinen zu hohen Leistungen mit erheblichen Geräuschemissionen verbunden ist.

Turboprops und Hubschrauber
Bei Turboprops ist das ausgestoßene Geräusch größtenteils auf die Propeller an den Motoren zurückzuführen. Durch den Wechsel der Blattgeometrie könnten Propeller effektiver gemacht werden, weshalb die Geschwindigkeiten, mit denen die Propeller betrieben werden, reduziert werden können. Die Geschwindigkeitsreduzierung sorgt für eine Reduzierung des Fluglärms und ermöglicht den Betrieb der Triebwerke mit geringerer Leistung, wodurch das Geräusch wieder reduziert wird. Ähnliches gilt für Helikopter: Durch die Änderung der Schaufelgeometrie des Rotors kann der Hubschrauber in den Blattspitzen mit geringerer Geschwindigkeit betrieben werden, was die Emissionen reduzieren könnte.

Anflugverfahren
Die Belastung der Flughafenbewohner hängt wesentlich von der Wahl der Anflugmethode der Flugzeuge ab, da je nach gewählter Methode eine unterschiedliche Anzahl von Personen mit unterschiedlichen Schalldruckpegeln belastet wird. Neben der Standardannäherung (Standard Approach), bei der die endgültige Konfiguration des Flugzeugs für die Landung (dh verlängerte Landeklappen und ausgedehntes Fahrwerk) ziemlich früh erreicht wird, werden nun verschiedene andere Verfahren getestet und untersucht. In einigen Fällen kann eine erhebliche Erleichterung für die Bewohner des Flughafens beobachtet werden.

Ein wichtiges alternatives Anflugverfahren ist der Low-Power / Low-Drag-Ansatz (LP / LD), der am Frankfurter Flughafen entwickelt wird, wobei die Landeklappen und vor allem das Fahrwerk erst viel später erweitert werden – das LP / LD ist das Chassis nur noch fünf Seemeilen Meilen (NM) vor Erreichen der Landebahn verlängert hingegen das Standardanflugverfahren bereits zwölf NM zuvor.

Eine weitere Methode ist der Continuous Descent Approach, bei dem horizontale Flugphasen während des Sinkflugs weitgehend vermieden werden sollen. Dies erlaubt den Motoren, im Leerlauf zu arbeiten, während das Standardanflugverfahren aufgrund von dazwischenliegenden horizontalen Phasen eine höhere Motorleistung erfordert. Der Continuous Descent Approach kann daher insbesondere im Bereich von 55 bis 18 km vor der Landebahn zu Lärmbelästigungen führen. Nachteil des Gleitanflugverfahrens ist, dass es mit zunehmendem Verkehr schwieriger zu realisieren ist, weil bei kreuzenden Flugzeugen ein horizontaler Flug unvermeidbar ist und somit zu Stoßzeiten an vielen Flughäfen nicht oder nur teilweise – beispielsweise nachts oder zu verkehrsarmen Zeiten – kann genutzt werden, Die größten Flughäfen, die das Verfahren nutzen, sind die Flughäfen Frankfurt und Köln / Bonn; Zusätzlich wird das Verfahren an anderen Flughäfen getestet. In der Endphase des Landeanflugs hat sich das Flugzeug in der Bake des Instrumentenlandesystems festgesetzt und erhält somit eine feste Sinkgeschwindigkeit, weshalb dort, ab ca. 18 km vor der Piste, keine Lärmreduzierung durch das Gleitanflugverfahren erfolgt machbarer.

Ein älteres Verfahren, das einem ähnlichen Prinzip wie der Continuous Descent Approach folgt, ist der Ansatz in zwei Segmenten (Zwei-Segment-Ansatz), wobei im ersten Segment zunächst ein steiler Anflugwinkel gewählt wird und dieser dann im Leitstrahl auf den reduziert wird Spezifizierter Wert. Die Verringerung der Fluglärmbelastung erfolgt insbesondere durch Gebiete, die in größerer Höhe überflogen werden; Nachteile sind, aufgrund der höheren Sinkgeschwindigkeit, Sicherheitsbedenken und weniger Komfort für die Passagiere.

Annäherungswinkel
Standardmäßig sinken die Flugzeuge bei einem Steigungswinkel von 3 °, was dem ICAO-Standard entspricht. Wird dieser Winkel vergrößert, so versenken sich die Flugzeuge also im Endanflug mit einer höheren Sinkgeschwindigkeit, wobei der Ort, an dem der Endanflug eingeleitet wird, entsprechend näher zur Landebahn bewegt wird. Infolgedessen wird ein bestimmter Bereich um die Landebahn von dem Flugzeug in einer höheren Höhe überflogen, wodurch die Lärmbelästigung verringert wird. Andere Anflugwinkel als 3 Grad sind nur im Allwetterflugmodus CAT I möglich. Bei den Allwetterflugoperationen CAT II und III nach ICAO PANS-OPS (Dok. 8168) ein verpflichtender 3-Grad-Ansatz Winkel muss eingehalten werden.

Abreiseverfahren
Auch im Rahmen der Abreise kann durch die Wahl des Abflugverfahrens die Lärmemission reduziert werden. Zum einen müssen die Motoren zu Beginn mit hoher Leistung laufen, um eine ausreichende Geschwindigkeit für einen sicheren Start und einen Stall zu erreichen. Sobald jedoch eine sichere Höhe und eine ausreichend hohe Fluggeschwindigkeit für einen stabilen Flugzustand erreicht ist, kann die Kraft der Triebwerke abgeschaltet werden.

Die 1978 in den USA entwickelte Lärmminderungsmethode soll den Startschub aus 1000 Fuß (300 Meter) über dem Boden senken und so den Abstieg mit einem kleineren Steigwinkel fortsetzen. Bei einer Fluggeschwindigkeit von 250 Knoten (460 km / h) wird die Steiggeschwindigkeit wieder erhöht. In erster Linie ermöglicht diese Methode eine hohe Kerosineinsparung, aber die geringe Höhe von nur 300 Metern über dem Boden führt zu anhaltend hohen Lärmpegeln für die Bewohner des überflogenen Gebiets.

Ein von der International Air Transport Association (IATA) entwickeltes Abflugverfahren empfiehlt, bei maximaler Motorleistung bis zu 1500 Fuß (450 Meter) zu steigen, dann die Motorleistung abzuschalten und sie in einer Höhe von 3000 Fuß (900 Meter) wieder anzuheben. Dieses Abflugverfahren entlastet die Flughafenbewohner, führt aber zu erhöhtem Treibstoffverbrauch. Daher wurden insgesamt 14 verschiedene Profile für verschiedene Flugzeugmodelle entwickelt, um die Eigenschaften des Flugzeugs so gut wie möglich zu berücksichtigen.

Flugrouten
Grundsätzlich wird bei der Bestimmung von Flugrouten versucht, das Überfliegen von Ballungsräumen zu vermeiden und die Flugrouten so zu gestalten, dass bevorzugt überflogene Gebiete überflogen werden. Dies wirft die Frage auf, inwieweit der Vorteil einer größeren Gemeinschaft (Gemeinwohl) zum Nachteil der Bewohner in den dünn besiedelten Gebieten gerechtfertigt ist. Die Wahl der standardisierten Flugroute im Rahmen der Luftraumplanung sowie kurzfristige Abweichungen von dieser Flugroute, in der Regel vom Flugverkehrsleiter, hängen von vielen und teilweise komplexen Faktoren ab. Die Vermeidung von Fluglärm spielt eine wichtige Rolle, ist aber grundsätzlich der Flugsicherheit untergeordnet.

Einführung von Lärmschutzzonen
Lärmschutzzonen sind Bereiche rund um einen Flughafen, die besonderen Vorschriften und Anforderungen zum Lärmschutz unterliegen. In Deutschland werden sie auf Basis des FluLärmG aufgebaut; Die Berechnung der Gestaltung der Lärmschutzzonen sowie der einzelnen ausgestellten Bedingungen erfolgt durch mathematische Modelle. Eine kurze Beschreibung der Lärmschutzzonen des deutschen FluLärmG und der Situation in anderen Ländern finden Sie im Abschnitt zur Rechtslage.

Lärmschutzgebäude
Es gibt viele Möglichkeiten, Lärmschutzgebäude zu bauen und so die Flughafenbewohner vor Fluglärm zu schützen. Einige Lärmschutzgebäude werden direkt am Flughafen genutzt, so dass die notwendigen Testläufe der Triebwerke an größeren Flughäfen in Lärmschutzhallen durchgeführt werden, die durch Schalldämmung den Schall in die Umwelt deutlich reduzieren. Selbst Lärmschutzwände können den Lärm eines Flughafens dämpfen – das gilt jedoch nur in sehr geringem Maße für den Lärm von startenden und landenden Flugzeugen, da sich diese sehr schnell über den Lärmschutzwänden befinden und der Fluglärm somit die Flughafenbewohner betrifft ungehindert.

Eine wichtige Maßnahme der Anwohner in der Nähe des Flughafens ist der Einsatz von Schallschutzbelüftungssystemen und Schallschutzfenstern, die durch erhöhte Dichtheit und den Einsatz spezieller, unterschiedlich dicker Fensterscheiben den Lärm in das Innere der Wohnung reduzieren. Schalldichte Fenster sind in sechs Klassen unterteilt, wobei die höchste Klasse mehr als 50 dB (A) Schall absorbieren kann.

Nachtflugverbot
Eine weitere Maßnahme, die insbesondere dem Schutz des Nachtschlafs der Bevölkerung dient, ist das Problem der Nachtflugverbote. Nachtflugverbote verhindern jedoch nicht, wie der Name schon sagt, alle Nachtflüge, sondern beschränken die Starts und Landungen von Flugzeugen auf Flughäfen in der Nacht. Im deutschen FluLärmG ist ein Nachtflugverbot nicht vorgesehen, jedoch gibt es an allen deutschen Flughäfen zum Flughafen Frankfurt-HahnLimited Betriebsgenehmigungen für Starts und Landungen während der Nacht. Die Gültigkeitsdauer der Nachtflugverbote ist für jeden Flughafen individuell geregelt sowie die genaue Durchführung. So sind beispielsweise Nachtflüge und -landungen trotz des Nachtflugverbots für bestimmte Zwecke von Flügen wie Post- oder Rettungsflüge oder Flugzeugmodelle bestimmter Lärmkategorien an den meisten Flughäfen zulässig.

Lärmminderungsprogramme
In den Vereinigten Staaten, seit Fluglärm in den späten 1960er Jahren ein öffentliches Thema wurde, haben Regierungen gesetzgeberische Kontrollen erlassen. Flugzeugdesigner, Hersteller und Betreiber haben leisere Flugzeuge und bessere Betriebsverfahren entwickelt. So sind beispielsweise moderne Turbofan-Triebwerke mit hohem Bypass-Anteil leiser als die Turbojets und Low-Bypass-Turbofans der 1960er Jahre. Erstens hat die FAA Aircraft Certification Lärmminderungen erreicht, die als „Stufe 3“ -Flugzeuge eingestuft wurden. Diese wurde auf „Stufe 4“ für Lärm bestätigt, was zu leiseren Flugzeugen führt. Dies führte zu geringeren Lärmbelastungen trotz erhöhtem Verkehrswachstum und zunehmender Beliebtheit.

Satellitengestützte Navigationssysteme
Am Londoner Flughafen Heathrow wurde zwischen Dezember 2013 und November 2014 eine Reihe von Versuchen im Rahmen der britischen „Future Airspace Strategy“ und des europaweiten Modernisierungsprojekts „Single European Sky“ durchgeführt. Die Versuche zeigten, dass mit satellitengestützten Navigationssystemen Lärmschutzmaßnahmen für die umliegenden Gemeinden möglich waren, obwohl aufgrund der konzentrierten Flugrouten ein unerwartet starker Anstieg der Lärmbelastungen (61.650) zu verzeichnen war. Die Studie ergab, dass steilere Winkel für Start und Landung dazu führten, dass weniger Menschen Fluglärm erleiden und dass die Lärmentlastung durch die Verwendung präziserer Flugwege geteilt werden konnte, was die Kontrolle des Lärm-Fußabdrucks von startenden Flugzeugen ermöglichte. Die Lärmminderung könnte verbessert werden, indem die Flugrouten umgeschaltet werden, beispielsweise indem eine Flugroute am Morgen und eine weitere am Nachmittag verwendet wird.

Technologische Fortschritte

Motor Design
Modern High-Bypass-Turbofans sind nicht nur sparsamer, sondern auch viel leiser als ältere Turbojet- und Low-Bypass-Turbofan-Triebwerke. Bei neueren Motoren reduzieren geräuschmindernde Chevrons das Motorengeräusch weiter, während bei älteren Motoren der Benutzer von Hush Kits verwendet wird, um deren übermäßigen Lärm zu mindern.

Standort des Motors
Die Fähigkeit, Lärm zu reduzieren, kann begrenzt sein, wenn Triebwerke unter den Flügeln des Flugzeugs bleiben. Die NASA erwartet bis 2026-2031 kumulative 20-30 dB unter den Grenzwerten der Stufe 4, aber das Halten von Fluglärm innerhalb der Flughafengrenzen erfordert eine Reduzierung von mindestens 40-50 dB. Fahrwerk, Flügellatten und Flügelklappen erzeugen ebenfalls Geräusche und müssen möglicherweise durch neue Konfigurationen vom Boden abgeschirmt werden. Die NASA fand heraus, dass die Flügel des Oberflügels und des Rumpfes den Lärm um 30-40 dB reduzieren konnten, sogar 40-50 dB für den Hybridflügel, was für offene Rotoren essentiell sein könnte.

Bis zum Jahr 2020 könnten Hubschraubertechnologien, die sich derzeit in der Entwicklung befinden, und neue Verfahren den Lärmpegel um 10 dB und die Geräuschentwicklung um 50% reduzieren, aber es sind weitere Fortschritte erforderlich, um die Hubschrauberlandeplätze zu erhalten oder zu erweitern. Paketzustellungs-UAS müssen ihren Lärm charakterisieren, Grenzen setzen und ihre Auswirkungen reduzieren.