Technologie

Leiser Landen per Assistenzsystem

10.09.2019 - Optimierung von Anflugverfahren zur Lärmminderung und Treibstoffreduktion.

Anflug und Landung gehören zu den arbeits­intensivsten Phasen eines Fluges. Um die Piloten bei den komplexen Handlungs­abläufen für einen möglichst lärmarmen Anflug zu unter­stützen, hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt das Piloten­assistenz­system „Low Noise Augmen­ta­tion System“, kurz LNAS, entwickelt. Das System zeigt dem Piloten über ein Display im Cockpit an, wann exakt welche Handlung für einen lärmarmen Anflug durch­zu­führen ist. Derzeit erprobt das DLR in einem gemeinsamen Forschungs­vorhaben mit der Swiss SkyLab Foundation und der Eidgenös­sischen Material­prüfungs- und Forschungs­anstalt Empa das System an Bord des DLR-Forschungs­flugzeugs A320 ATRA im Anflug auf den Flughafen Zürich. Für die Flugversuche wurde das Assistenz­system um ein weiteres Anflug­verfahren für optimierte kontinu­ierliche Sinkflüge erweitert und mit einem neuen hochpräzisen Algorithmus ausgestattet, um so einen möglichst energie­optimierten und lärmarmen Anflug zu ermöglichen.

Das optimierte Anflugverfahren wird anhand von etwa siebzig getestet. „Wir benötigen diese Anzahl ähnlicher Anflüge, um eine breite Datenbasis zur Funktion von LNAS zu erhalten“, sagt Fethi Abdelmoula vom DLR-Institut für Flug­system­technik. Die Flüge werden flug­mechanisch und aus Sicht von 25 teil­nehmenden Airline-Piloten auf ihre Praxis­taug­lich­keit untersucht. Ein DLR-Testpilot sitzt als Sicher­heits­pilot immer mit im Cockpit. Ein Team von Wissen­schaftlern begleitet die Flugversuche an Bord und über­wacht die Funktions­weise des Systems.

Mit sieben Lärmmessstationen entlang der Anflugachse zeichnen die Forscher der Empa-Abteilung Akustik und Lärm­minderung die Überflüge auf. Während jedes Anflugs wird jeweils die Konfigu­ration des Test­flugzeugs aufge­zeichnet, also die Leistung der Triebwerke, Stellung der Lande­klappen, der Brems­klappen und des Fahrwerks. All diese Daten fließen in das an der Empa entwickelte Lärm­simulations­programm sonAIR. Mit Hilfe des Programms kann die Lärm­belastung, die der Flug verursacht, am Computer nach­modelliert und für einzelne Standorte am Boden dargestellt werden. Aus den Simulations­daten entstehen dann detail­lierte Lärmkarten, die die Wirkung des Assistenzsystems LNAS in der Region um den Flughafen dokumen­tieren und Unterschiede zu herkömm­lichen Anflügen genau aufzeigen.

„Die sich stetig ändernden Bedingungen wie Wind und Fluggewicht machen das präzise Fliegen vertikaler Profile eines lärm­armen Anflug­verfahrens hochkomplex“, sagt DLR-Testpilot Jens Heider, der bei den Flug­versuchen im Cockpit sitzt. Um möglichst lärmarm landen zu können, ist ein optimaler Energie­haushalt während des Anflugs essentiell. Das Assistenz­system LNAS zeigt dem Piloten dafür auf einem Display, dem Electronic Flight Bag, intuitiv und auf einen Blick die optimalen Zeitpunkte für das Setzen der Landeklappen und das möglichst späte Ausfahren des Fahrwerks. „Handelt der Pilot nach diesen Vorgaben, kann der Anflug von der Reiseflughöhe bis hinunter auf die Stabili­sierungs­höhe von 1000 Fuß über Grund mit minimaler Geräusch­entwicklung und möglichst geringem Treibstoff­verbrauch durchgeführt werden“, fasst Abdelmoula die Vorteile zusammen.

„Optimal wäre ein Sinkflug im Leerlauf, wie bei einem Segel­flugzeug“, erklärt Martin Gerber, Projektleiter und Initiator der Weiter­ent­wicklung von LNAS. „Mithilfe des Assistenz­systems wollen wir die Anzahl der energetisch sub­optimalen Anflüge reduzieren und Piloten die dafür nötigen Informa­tionen auf intuitiv fassbare Weise vermitteln.“ Physika­lische Grund­prinzipien könne man nicht ändern, die Zahl der akustisch ungünstigen Anflüge lasse sich jedoch mit Sicherheit reduzieren. Die Ergebnisse der ausge­werteten Flug­versuche in Zürich werden für das Frühjahr 2020 erwartet. LNAS soll mittel­fristig als industriali­sierte Lösung in das Flug­management­system von regulären Linien­flugzeugen implementiert werden.

DLR / RK

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