Integration of a Noise Analysis Module into a Multidisciplinary Aircraft Design Process

Eine Reduzierung des Fluglärms kann sowohl durch Änderung primärer Lärmquellen am Flugzeug selbst, als auch durch Anpassung relevanter Flugzeugentwurfs- und Flugleistungsparameter erreicht werden. Eine getrennte Betrachtung beider Ansätze muss nicht unmittelbar zu dem gewünschten Ergebnis führen. Eine methodische Herangehensweise ist daher unumgänglich und nur mittels multidisziplinärer Optimierung realisierbar. Fluglärm kann mit Hilfe von PANAM (Parametric Aircraft Noise Analysis Module) analysiert werden. PrADO (Preliminary Aircraft Design Optimization) bietet eine Entwicklungsumgebung um neuartige Flugzeugkonfigurationen zu untersuchen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Anbindung von PANAM an PrADO, um den Fluglärm am Boden, als eine direkte Antwort auf eine angepasste Flugzeugkonfiguration und deren Auswirkung auf Flugleistungen, bewerten zu können. Dazu müssen Parameter der Flugzeuggeometrie, des Triebwerkes und diskretisierter Flugtrajektorien übergeben werden. Mittels der Eulerschen Turbinengleichung ist es möglich, aus einem thermodynamischen Kreisprozess auf die Fanblattspitzengeschwindigkeit zu schließen. Der maximale Steigwinkel wird aus der Überschussleistung gewonnen. Danach wird ein An- bzw. Abflug am Computer simuliert, um die Auswirkungen des Lärms am Boden zu analysieren. Der so gewonnene EPNL (Effective Perceived Noise Level) ermöglicht einen Vergleich mit ICAO-zertifizierten Werten aus Überflugsmessungen. Des Weiteren zeigt ein -um 40 % in Leistung gesteigertes- Mittelstreckenflugzeug Lärmminderungspotential während des Starts. Hierbei konnte die 80 EPNdB Isokonturfläche, im Vergleich mit dem Referenzflugzeug, um mehr als 20 % reduziert werden. Eine weitere Anwendung der Schnittstelle an einem größeren Frachtflugzeug (ungefähr 330 Tonnen maximales Abfluggewicht) liefert brauchbare Lärmergebnisse, obwohl semi-empirische, parametrische Lärmquellmodelle auf Überflugsmessungen eines Airbus A319 basieren. Eine einzigartige Visualisierung charakteristischer Lärmabstrahlungen, macht verständlich, wie implementierte Lärmquellmodelle auf Änderungen in der Flugzeugkonfiguration und im Flugzustand reagieren.