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Evaluation der Schallimmissionen neuartiger operationeller Schleppverfahren für Flugzeuge

Hein, Katja (2020):
Evaluation der Schallimmissionen neuartiger operationeller Schleppverfahren für Flugzeuge.
Darmstadt, Technische Universität,
DOI: 10.25534/tuprints-00011346,
[Ph.D. Thesis]

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Evaluation der Schallimmissionen neuartiger operationeller Schleppverfahren für Flugzeuge
Language: German
Abstract:

Fliegen wird immer beliebter. Stetig steigende Flugbewegungszahlen führen jedoch auch zu einer Zunahme der ökologischen Belastung, die von einem Flughafen ausgeht. Dabei fühlen sich Anwohner vor allem durch den dadurch entstehenden Lärm belästigt. Die neuartige Schlepper-Technologie TaxiBot ermöglicht mit dem sogenannten operationellen Schleppen, Flugzeugbewegungen am Boden ohne den Schub der Triebwerke einzusetzen. Dies verspricht eine Reduzierung des Bodenlärms.

Die vorliegende Dissertation untersucht und bewertet das neue operationelle Schleppverfahren hinsichtlich der akustischen Auswirkungen und im Vergleich zum konventionellen Rollen mittels Triebwerkschub. Dies erfolgt am Beispiel des Flughafens Frankfurt am Main. Dazu wird in einem ersten Schritt mithilfe einer Anwohnerbefragung gezeigt, dass nicht nur Fluglärm, sondern auch der Lärm von am Boden rollenden Flugzeugen belästigend wahrgenommen wird. Folglich ist das Thema Bodenlärm, wenn auch nur für eine geringe Anzahl von Menschen, relevant und es besteht Handlungsbedarf. Im nächsten Schritt werden die Schlepp- und Rollverfahren anhand akustischer Messungen miteinander verglichen. Dazu werden Messmethoden aus dem Bereich Straßenverkehr adaptiert und weiterentwickelt. Die Messkampagne belegt eine deutliche Reduzierung des Schalldruckpegels beim operationellen Schleppen. Da die Ergebnisse allerdings nur lokal gültig sind und keine Aussage darüber liefern, ob die Pegelreduzierung auch bei den Anwohnern ankommt, werden Schallausbreitungsberechnungen durchgeführt. Im Rahmen einer Szenarioanalyse werden Verfahrensvarianten des operationellen Schleppens dem konventionellen Rollen gegenübergestellt. Dies erfolgt mithilfe eines eigens dafür implementierten und an eine in Deutschland geltende Berechnungsvorschrift angelehnten Berechnungsprogramms. Die Berechnung der Schallimmissionen zeigt die akustischen Schwächen des operationellen Schleppens auf. Da sich die Stadt Kelsterbach in unmittelbarer Nähe der Abkoppelpositionen befindet, auf denen Flugzeug und TaxiBot voneinander getrennt und die Triebwerke gestartet werden, bewirkt dies eine Pegelzunahme im angrenzenden Stadtgebiet.

Die Untersuchungen dieser Arbeit zeigen, dass sich die zunächst erwartete Entlastung der Anwohner, zumindest für den Fall Frankfurt, nicht bewahrheitet. Dennoch sind Konstellationen an anderen Flughäfen denkbar, wo dies der Fall sein könnte. Hierfür sind gesonderte und individuelle Untersuchungen erforderlich.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Flying is becoming more and more popular. However, the constantly increasing number of aircraft movements also leads to an increase in the ecological impact of an airport. The residents feel particularly disturbed by the resulting noise. The innovative tug technology TaxiBot enables a new procedure, which is called operational towing and allows aircraft movements without using the engines' thrust. This promises a reduction in ground noise. The dissertation at hand examines and evaluates the new operational towing procedure with regard to the acoustic effects and in comparison to conventional taxiing by means of engine thrust. This is done using Frankfurt am Main Airport as an example. In a first step, a survey of local residents shows that not only flight noise, but also noise of aircraft taxiing on the ground is perceived as annoying. As a result, the issue of ground noise is of relevance, albeit only to a small number of people, and there is a need for action. In the next step, the towing and taxiing procedures are compared using acoustic measurements. For this purpose, measurement methods from the field of road traffic are adapted and further developed. The measurement campaign proves a significant reduction of the sound pressure level during operational towing. However, since the results are only valid locally and do not provide any information as to whether the level reduction also reaches the residents, sound propagation calculations are carried out. Within the framework of a scenario analysis, procedural variants of operational towing are compared with conventional taxiing. This is done with the aid of a calculation program implemented specifically for this purpose and which is based on a calculation method currently used in Germany. The calculation of the sound immissions shows the acoustic weaknesses of the operational towing procedure. Since the city of Kelsterbach is located in the immediate vicinity of the decoupling positions, where the aircraft and TaxiBot are separated from each other and the engines are started, this causes a sound pressure level increase in the adjacent city area. The investigations of this work show that the initially expected improvement in the situation of residents, at least in the case of Frankfurt, does not prove to be true. Nevertheless, constellations at other airports are conceivable where this could be the case. Separate and individual investigations are required for this purpose.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Flight Systems and Automatic Control (FSR)
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Flight Systems and Automatic Control (FSR) > Air Traffic Management
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Flight Systems and Automatic Control (FSR) > Pilot Assistance Systems
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Flight Systems and Automatic Control (FSR) > Safe Systems
Date Deposited: 23 Jan 2020 09:57
Last Modified: 09 Jul 2020 06:24
DOI: 10.25534/tuprints-00011346
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-113466
Referees: Klingauf, Prof. Dr. Uwe and Schiffer, Prof. Dr. Heinz-Peter
Refereed: 3 July 2019
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/11346
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