Bachelor-Thesis · 2017-02-20 · Bachelor-Thesis Bestandsaufnahme und Objektivierung von...

Bachelor-Thesis

Bestandsaufnahme und Objektivierung von Umweltbelastungen wie Fluglärm, Wirbelschleppen und

Geruch im nahen Umfeld eines großen Verkehrsflughafens

Michael Arimont Matr.-Nr. 455332

Düsseldorf

23. August 2009

Betreuender Professor Prüfer Prof. Dr.-Ing. Frank Kameier MScEng Sophia Schönwald Strömungstechnik und Akustik Strömungstechnik und Akustik Fachbereich 4 Fachbereich 4 Maschinenbau und Verfahrenstechnik Maschinenbau und Verfahrenstechnik Josef-Gockeln-Str. 9 Josef-Gockeln-Str. 9 40474 Düsseldorf 40474 Düsseldorf

Strömungstechnik und Akustik

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Thema einer Bachelor-Thesis

für

Herrn Michael Arimont

Matrikel-Nr. 455332

Bestandsaufnahme und Objektivierung v on Umweltbelastungen wie Fluglärm, Wirbelschleppen

und Geruch im nahen Umfeld eines großen Verkehrsflughafens

Die lautesten Ereignisse im Umfeld von Flughäfen sind die Starts der Flugzeuge. Daneben bewegen

sich Flugzeuge aber auch am Boden und Triebwerke werden gewartet und getestet. Anhand von

Messungen und Beobachtungen im Umfeld des Düsseldorfer Flughafens soll eine erste

Klassifizierung verschiedener Ereignisse unter folgenden Gesichtpunkten vorgenommen werden:

• Welche Geräuschquelle ist beim Start der Flugzeuge dominant? Als

Triebwerksgeräuschquellen soll zwischen Fan- und Strahllärm unterschieden werden. Die

Lokalisierung kann mittels Interpretation von akustischen Dopplereffekten der startenden

Flugzeuge erfolgen.

• Lassen sich Wirbelschleppen bei landenden Flugzeugen als Umweltbelastung objektiv

identifizieren? Beobachtungen sollen anhand exemplarischer Beispiele dokumentiert werden.

• Können unterschiedliche Geräuschquellen hinsichtlich ihrer psychoakustischen Wirkung

klassifiziert werden? Unterscheidet sich eine solche psychoakustische Bewertung hinsichtlich

Tag- und Nachtereignissen?

• Gibt es Fluggeräte, die besonders laut sind oder besonders starke Wirbelzöpfe erzeugen?

Lassen sich Geruchsbelästigungen (Kerosin) einfach beschreiben und orten?

Mittels komplexer Auswertungen sollen Möglichkeiten erprobt werden, detaill ierte Informationen zum

akustischen Belastungsprofil außerhalb ausgewiesener Lärmschutzzonen zu sammeln. Eine intensive

Auseinandersetzung mit den geltenden Reglementierungen ist daher notwendig und im Sinne einer

Bestandsaufnahme im Rahmen der Abschlussarbeit aufzubereiten.

Folgende Schritte sind im Detail zu bearbeiten:

• Einarbeitung in die akustische Messtechnik und Auswertung von psychoakustischen Kriterien,

FH D Fachhochschule Düsseldorf

Prof. Dr.-Ing. Frank Kameier Strömungstechni k und Akusti k Fachbereich 4 Maschinenbau und Verfahr enstechnik Josef-Gockeln-Str. 9 40474 D üsseldorf Phone (0211) 4351-848 Fax (0211) 4351-468 E-Mail Frank.Kameier@fh-duesseldorf .de http://ifs.muv.fh-duesseldorf.de Düsseldorf, den 23.04.2009

mailto:[email protected]

http://ifs.muv.fh-duesseldorf.de

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• Beschreibung des Ist-Zustandes „Lärmbelastung“ am Beispiel des Düsseldorfer Flughafens,

• Exemplarische Durchführung von akustischen Messungen und gleichzeitige Beobachtung von

Phänomenen wie Geruchsbelästigung und Wirbelschleppen.

• Auswertung der strömungsakustischen Messdaten mittels PAK 5.4 als Schmalbandspektren

unter Berücksichtigung psychoakustischer Gesichtspunkte,

• Erstellung einer Kurzdokumentation der Arbeit zur Präsentation als Veröffentlichung.

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Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung ..............................................................................................................................5 2 Flughafen Düsseldorf International..........................................................................................6

2.1 Flughafen Düsseldorf Mönchengladbach............................................................................ 6 2.2 Lage des Flughafen Düsseldorf.......................................................................................... 7

3 Flugzeuge .............................................................................................................................9 3.1 Geräuschquellen am Flugzeug........................................................................................... 9 3.2 Funktionsweise der Strahltriebwerke ................................................................................ 11 3.3 Wichtige aktuelle Triebwerke ........................................................................................... 13 3.4 Geplante Triebwerkstechnik............................................................................................. 15 3.5 Freistrahl........................................................................................................................ 20 3.6 Dopplereffekt .................................................................................................................. 22

4 Messungen und Auswertung.................................................................................................24 4.1 Messkette und Geräte ..................................................................................................... 24 4.2 Messort .......................................................................................................................... 25 4.3 Messungen..................................................................................................................... 26 4.4 Auswertung .................................................................................................................... 31

5 Lärmmessungen am Flughafen Düsseldorf............................................................................51 5.1 Offizielle Messorte und Messwerte des Flughafens........................................................... 51 5.2 Messungen Deutscher Fluglärmdienst e.V........................................................................ 52

6 Lärm in Düsseldorf...............................................................................................................58 6.1 Nachtflugverbot am Düsseldorfer Flughafen...................................................................... 58 6.2 Bodenlärm...................................................................................................................... 61 6.3 Lärmkarten..................................................................................................................... 63

7 Lärmminderungsmaßnahmen ...............................................................................................70 7.1 Übersicht der Maßnahmen zur Lärmminderung................................................................. 71 7.2 Lärmschutzmaßnahmen.................................................................................................. 72 7.3 Lärmschutzzonen............................................................................................................ 74 7.4 Weitere Maßnahmen zur Lärmminderungen ..................................................................... 75

8 Psychoakustik......................................................................................................................80 9 Wirbelschleppen ..................................................................................................................89

9.1 Entstehung von Wirbelschleppen ..................................................................................... 91 9.2 Reduzierung von Wirbelschleppen ................................................................................... 93

10 Geruchsbelästigung .............................................................................................................93 10.1 Kerosin........................................................................................................................... 94 10.2 Messung am Flughafen Düsseldorf .................................................................................. 96

11 Zusammenfassung.............................................................................................................100

4

12 Literaturverzeichnis............................................................................................................102 13 Anhang..............................................................................................................................109

13.1 Matlab, m-file................................................................................................................ 109

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1 Einleitung In der vorliegende Bachelor-Thesis werden Ursachen bestimmter Fluglärmanteile startender

Flugzeuge untersucht und bewertet, wie sie in unmittelbarer Nähe des Flughafen Düsseldorf

International zu beurteilen sind. Hierzu werden Messungen von Schalldruckpegeln beim Start von

zivilen Flugzeugen in den anliegenden Wohngebieten des Flughafens Düsseldorf aufgezeichnet.

Diese Aufnahmen werden mit unterschiedlichen Frequenzanalysen ausgewertet. Zudem wird eine

psychoakustische Auswertung durchgeführt werden. Für die Analysen werden die Programme

„Matlab“ und „PAK“ (MüllerBBM VibroAkustikSystem GmbH) eingesetzt.

Ziel dieser Auswertungen ist die Unterscheidung verschiedener Lärmquellen an Flugzeugen mit

vergleichsweise einfachen Messmethoden zu bestimmen und festzustellen welche Lärmquelle auch

unter psychoakustischen Gesichtspunkten dominant wirkt. In diesem Zusammenhang werden auch

vorhandene Effekte der Schallausbreitung behandelt. Ferner wird die psychoakustische Wirkung der

einzelnen Lärmkomponenten des Flugzeugs auf den Menschen erläutert.

Die Erkenntnisse der vorliegenden Arbeit könnten eventuell eine Hilfestellung zur Bewertung und

Anregung liefern, die Problematik der Lärmsituation am Flughafen unter einem anderen Aspekt zu

betrachten. Hiermit könnten physikalische und technische Ansätze zur Bekämpfung von

Lärmstörungen besser bewertet werden.

Neben der Analyse des Fluglärms werden im Rahmen der Arbeit Belästigungen durch den

Flugverkehr und den Flughafenbetrieb, wie Wirbelschleppen und Geruchsbelästigung, kurz behandelt.

6

2 Flughafen Düsseldorf International Der Flughafen Düsseldorf International wurde am 19. April 1927 eröffnet und ist heute das wichtigste

internationale Drehkreuz des bevölkerungsreichsten deutschen Bundeslandes Nordrhein-Westfalen.

Gemessen an den Passagierzahlen ist der Düsseldorfer Flughafen der drittgrößte in Deutschland.

Insgesamt starteten 2008 von Düsseldorf aus mehr als 18 Mill ionen Menschen mit bis zu 75

verschiedenen Fluggesellschaften zu weltweit über 175 Zielen in bis zu 62 Ländern. Das entspricht

eine Flugzeugbewegung von knapp 230.000 für das Jahr 2008. Nach dem Scheitern von

Anwohnerklagen expandiert der Airport weiter. Vor allem der Interkontinental- und

Tourismusflugverkehr wächst, da in erster Linie die Lufthansa und der in Düsseldorf beheimatete

„Ferienflieger“ Air Berlin (2008 ca. 6,6 Millionen Fluggäste) ihre Angebote ausgebaut haben. Auf

Grund seiner stadtnahen Lage im Düsseldorfer Norden, sowie einer guten Anbindung an das

Autobahnnetz und den öffentlichen Nahverkehr, weist der Flughafen geringe Transferzeiten sowohl in

die Düsseldorfer Innenstadt als auch ins Ruhrgebiet auf. Allgemein wird dies als gute Voraussetzung

für ein erhöhtes Flugaufkommen bei Geschäftsreisenden gesehen. Düsseldorf International wird

zunehmend zum Hub für Internkontinentalverbindungen nach Nordamerika und Asien. Der Flughafen

besitzt zudem mit dem 87 Meter hohen Turm der DFS (deutsche Flugsicherung) den höchsten

Kontrollturm Deutschlands. /1/ /103/

2.1 Flughafen Düsseldorf-Mönchengladbach Die Gesellschafter des Düsseldorfer Flughafens besitzen auch einen Anteil von 70 % an dem

Flughafen in Mönchengladbach. Dieser offiziell genannte „Flughafen Düsseldorf Mönchengladbach“

liegt etwa sechs Kilometer nordöstlich von Mönchengladbach. Er hat eine Startbahnlänge von 1200 m.

Daher hat der Flughafen nur einen ausreichenden Platz für regionale Flüge und es können keine

größeren Flugzeuge dort landen oder starten. Die Fluggastzahlen von ursprünglichen 180.000 sind

auf ca. 31.000 (2006) gesunken. Deshalb wird der Flughafen generell nur noch für die allgemeine

Luftfahrt (General Aviation GA) verwendet. Diese Flugeinschränkungen haben zur Folge, dass der

Flughafen einen Verlust in Millionenhöhe aufweist.

2003 wurde ein Antrag für den Ausbau der Land- und Startbahn (von 1200 m auf 2320 m), sowie der

Neubau eines Terminals für Passagiere bis drei Mill ionen im Jahr eingereicht. Dieser Antrag wurde

aber schnell von der Regierung abgelehnt. Als Grund hierfür nannte man, dass der Flughafen in

Mönchengladbach im Schatten vom Düsseldorfer Flughafen stehen würde und dadurch die

Entwicklung stark beeinträchtigt würde.

Dennoch versuchte man einen weiteren Antrag zum Ausbau des Flughafens einzureichen. Diesmal

sollte aber die Land- und Startbahn nur auf 1850 m verlängert werden. Dennoch wurde der Antrag,

mangels Rückendeckung durch das Landesluftverkehrskonzept, abgelehnt. In der Regionale Presse

wurde dieses Urteil als „Aus“ für den Verkehrsflughafen Mönchengladbach bezeichnet. /2/ /3/

Ende 2008 haben die Gesellschafter des Flughafens Düsseldorf Mönchengladbach beschlossen, 25

Millionen Euro in den Ausbau des Flughafens zu investieren. Mit an „Bord“ sind auch die

Gesellschafter des Flughafens Düsseldorf International. Sie erhoffen sich dadurch eine Entlastung des

Flugverkehrs in Düsseldorf. Der geplante Ausbau soll die „3. Lande- und Startbahn“ für Flughafen

7

Düsseldorf International sein. So plant man bis 2014 80 % der Buisnessflüge von Düsseldorf nach

Mönchengladbach zu verlegen, um so den frei gewordenen Platz in der Startgenehmigung in

Düsseldorf an größere Maschinen zu vergeben. Das Konzept des Antrags soll im Frühling 2009 fertig

und eingereicht werden. /4/ /5/

Die Folgen durch die Genehmigung des Antrags könnten sein, dass bei Verlagerung der

Buisnessflüge nach Mönchengladbach die Flugwege über Düsseldorf nur von größeren und somit

lauteren Maschinen genutzt werden. Mit dem Ausbau des Mönchengladbacher Flughafens können die

Gesellschaftler nicht nur die Buisnessflüge verlagern, sondern auch die Kapazität insgesamt

(Flughafen Mönchengladbach und Düsseldorf) erhöhen. So kann die Auslastung am Flughafen

Düsseldorf gleich bleiben, während zur selben Zeit zusätzlich Flugzeuge in Mönchengladbach landen

und starten. Desweiteren bereitet den Anwohnern die Sorge einer Kollisionsgefahr über dem Gebiet

Mönchengladbach und Düsseldorf. Denn beide Flughäfen trennen nur ungefähr 20 Kilometer und es

könnte beim Anfliegen oder Starten auf die Flughäfen zu einer Kollision von Flugzeug kommen. /6/ /7/

2.2 Lage des Flughafen Düsseldorf Der Flughafen Düsseldorf International liegt im Norden Düsseldorfs. Er nimmt eine Fläche von 613 ha

ein. Es gibt zwei Landebahnen (Abb. 2.1). Die nördliche Bahn ist 2700 m lang und die südliche Bahn

3000 m lang. Beide Bahnen haben eine breite von 45 m.

Abb. 2.1: Lage Düsseldorf Flughafen International (Quelle: http://maps.google.de/)

Generell starten die Flugzeuge Richtung Westen und landen aus Osten (Abb. 2.2). Die Richtung ist

abhängig von den Windverhältnissen. Flugzeuge starten am besten, wenn sie gegen den Wind

fliegen. Dadurch bekommen sie einen erhöhten Auftrieb den sie zum Steigen nutzen.

http://maps.google.de/

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Abb. 2.2: Flugroute (Quelle: http://www.duesseldorf-international.de/dus/flugrouten/)

Wohngebiete um den Flughafen Direkt betroffene Wohngebiete sind die angrenzenden Stadtteile von Düsseldorf Lohausen, Unterrath,

Lichtenbroich, Zeppenheim und Kaiserswerth, sowie der Stadtteil Tiefenbroich von Ratingen. Von den

aufgezählten Stadtteilen sind Lohausen und Tiefenbroich diejenigen, über denen die Flugzeuge, beim

Starten oder Landen, hinweg fliegen. Die anderen Stadtteile sind vom Betrieb des Flughafens

betroffen. Zum Betrieb gehören, neben den Starts und Landungen, das Positionieren der Flugzeuge

zum Starten oder das Ankoppeln an die Terminals nach den Landen, sowie Triebwerkste st.

Start- und Landepunkte auf den Bahnen Den genauen Abhebepunkt und Aufsetzpunkt von den Flugzeugen auf den Bahnen kann man nicht

exakt bestimmen. Man erkennt aber zumindest den Bereich an Hand von Reifenspuren von wo die

Flugzeuge abheben oder aufsetzen.

http://www.duesseldorf-international.de/dus/flugrouten/

9

Abb. 2.3: Satellitenaufnahme Düsseldorf Flughafen (Quelle: http://www.flusiforum.de/rev iews/gap3vol12/19.jpg)

3 Flugzeuge

3.1 Geräuschquellen am Flugzeug In jeder Flugphase sind die Lärmquellen (Abb. 3.1) eines Flugzeugs unterschiedlich stark ausgeprägt.

Zu den Flugphasen gehören Landeanflug, Start und Bodenaufenthalt des Flugzeugs sowie der

Tiefflug. Als Lärmquelle eines Flugzeugs sind Triebwerks- und Zellengeräusche zu nennen. Die

Zellengeräusche werden zum einen durch Strömungsablösung an Komponenten wie Klappen,

Vorflügel, Fahrwerk und Kanten hervorgerufen, wodurch insbesondere tonale Anteile im Spektrum zu

verzeichnen sind. Zum anderen ist der an der Grenzschicht induzierte Lärm von Zelle und Flügel zu

nennen. Diese Geräusche hängen stark von der konstruktiven Gestaltung und der Größe der

einzelnen Komponenten, also auch von der Flugzeuggröße, ab.

N

Start- und Landebereich Südbahn

Start- und Landebereich Nordbahn

Start- und Landebereich Südbahn

Start- und Landebereich Nordbahn

http://www.flusiforum.de/reviews/gap3vol12/19.jpg

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Abb. 3.1: Lärmquelle eines Triebwerks (Quelle: http://www.vcd.org/fileadmin/user_upload/redakteure/themen/flugverkehr/tagungsdokumentation/Leise_in_die_Zukunft_Teil1.pdf)

Die Triebwerksgeräusche werden durch Fan, Verdichter, Brennkammer, Turbine und Schubdüse

hervorgerufen. Strahl- und Brennkammerlärm ist überwiegend breitbandig, während die drehenden

Komponenten naturgemäß tonale Anteile l iefern. In diesem Zusammenhang sei noch auf die

Wechselwirkung zwischen Rotor und Stator des Fans hingewiesen. Dabei hat das

Nebenstromverhältnis einen entscheidenden Einfluss genau so wie die Strahlgeschwindigkeit

(Primärstrom: 450 m/s und Sekundärstrom: 300 m/s – bei Triebwerken mit Mischer 350 m/s). /30/

Abb. 3.2: Einfluss vom Nebenstromverhältnis auf den Lärmpegel beim Start(Quelle: http://www.vcd.org/fileadmin/user_upload/redakteure/themen/flugverkehr/tagungsdokumentation/Leise_in_die_Zukunft_Teil1.pdf)

Die Abbildung 3.2 gibt den prinzipiellen Zusammenhang der beiden hauptsächlichen

Triebwerksquellen Strahllärm und Lärm durch Turbokomponenten sowie den Gesamtlärm über dem

Parameter Nebenstromverhältnis (Bypass Ratio = BPR) an, hier für den Betriebspunkt Start /8/.

In der Abbildung (Abb. 3.3) sieht man einen Vergleich der verschiedenen Lärmquellen zwischen

Landung und Start. Die Abbildung zeigt, dass beim Starten der Strahllärm die größte Lärmquelle ist.

Dies ist dadurch zu erklären, dass der Schub des Flugzeugs auf Maximum ist. Aber auch der Fanlärm

ist mit knapp 95 dB einer der Hauptlärmquellen. Der Verdichter hingegen hat nicht mal einen

Lärmpegel von über 60 dB. Keine Änderungen gibt es beim Lärm der Brennkammer zwischen Starten

http://www.vcd.org/fileadmin/user_upload/redakteure/themen/flugverkehr/tagungsdokumentati


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und Landen. Er liegt konstant bei etwas über 80 dB. Beim Landen überwiegt der Fanlärm. Der

Strahllärm ist beim Landen ca. um 15 dB geringer als beim Starten, da der Schub des Flugzeugs so

gut wie gar nicht vorhanden ist. Der Turbinen- und Zellenlärm liegen beim landen gleichauf und sind

höher als der Lärm des Strahls. Der Lärm des Verdichters hat die deutlichste Veränderung zwischen

Landen und Starten aller Bauteile. /9/ /10/

Abb. 3.3: Lärmpegel v on Start und Landung (Quelle: http://www.vcd.org/fileadmin/user_upload/redakteure/themen/flugverkehr/tagungsdokumentation/Leise_in_die_Zukunft_Teil1.pdf)

3.2 Funktionsweise der Strahltriebwerke Im Verdichter wird die durch den Einlauf dem Triebwerk zugeführte Luft verdichtet und geringfügig

verzögert. In der Brennkammer wird die hoch verdichtete Luft mit Brennstoff vermischt und das

Gemisch kontinuierlich verbrannt. In der nachfolgenden Turbine wird der Strömung durch

Entspannung ein Teil der Leistung entzogen, um den Verdichter anzutreiben. Die Vortriebskraft wird

schließlich in der (Schub-) Düse erzeugt (Abb. 3.4). /11/

Abb. 3.4: Strahltriebwerk (Quelle: http://www.exl.at/helicopter/turbinen/turbinen.htm)

Verdichter

Brennkammer

Turbine

Nozzle

Einlauf


http://www.exl.at/helicopter/turbinen/turbinen.htm

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Um eine Schubwirkung zu erzielen, muss die Austrittsgeschwindigkeit der Luft größer sein als die

Eintrittsgeschwindigkeit und damit größer als die Fluggeschwindigkeit. Nach der Formel 3.1 kann man

die Schubkraft berechnen.

∫= dAccF ***ρ

Formel 3.1: Schubkraft

=F Schubkraft =ρ Dichte des Mediums =A Austrittsfläche =c Geschwindigkeit am Triebwerkseintritt (entspricht Fluggeschwindigkeit)

Turbojet Der Turbojet ist die einfachste Form eines Wellenstrahltriebwerkes (Abb. 3.5.) Er besteht aus einer

Gasturbine, bei der ausschließlich das Abgas als Antriebsmedium genutzt wird. Das Triebwerk hat in

der Regel nur eine Welle, durch die Verdichter und Turbine miteinander verbunden sind. Der gesamte

Gasdurchsatz strömt durch die Brennkammern. Durch seine hohen Austrittsgeschwindigkeiten hat es

bei geringen Geschwindigkeiten einen geringen Wirkungsgrad und erzeugt einen hohen Lärmpegel.

Abb. 3.5: Triebwerkstypen (Quelle: http://www.exl.at/helicopter/turbinen/turbinen.htm)


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Turboprob Eine Sonderform ist der Antrieb einer Luftschraube (Propeller) durch eine Turbine (Abb. 3.5). Diese

Antriebsart wird als Turboprop bezeichnet. Die Gasturbine verfügt hierzu über mindestens zwei

Wellen. Die Luftschraube wird durch ein Untersetzungsgetriebe der Antriebsturbine angetrieben.

Turbofan Diese Triebwerksart ist die heute gebräuchliche Form des Strahltriebwerks (Abb. 3.5). Praktisch alle

heute mit Strahlturbinen hergestellten Flugzeuge werden mit Turbofans ausgerüstet. Turbofan-

Triebwerke zeichnen sich dabei durch mindestens zwei koaxiale Wellen und eine vergrößerte erste

Kompressorstufe aus, die von einer eigenen Turbinenstufe angetrieben wird. Hinter ihr teilt sich der

Luftstrom auf in einen inneren Luftstrom, der in die eigentliche Gasturbine gelangt, und einen äußeren

Luftstrom, der außen an der Turbine vorbeigeführt wird. Herausstechendes technisches Merkmal

eines Turbofans ist das Nebenstromverhältnis, also das Verhältnis der Luftmenge, die außen durch

den Fan (engl. für Gebläse) angetrieben vorbeiströmt, zu der Luftmenge, die durch die Gasturbine

strömt.

3.3 Wichtige aktuelle Triebwerke Die wichtigsten Triebwerkshersteller sind General Electric, Pratt & Whitney und Rolls Royce. Hinzu

kommt der Hersteller MTU Aero Engines, der fast an allen modernen Triebwerk in der zivilen Luftfahrt

als Partner bei diesen Unternehmen beteiligt ist. Die aktuellen Triebwerksfamilien von diesen

Herstellern sind in der folgenden Tabelle 3.1 aufgeführt.

Hersteller Triebwerksfamilie Flugzeuge Pratt & Whitney PW2000 Boeing 757

Pratt & Whitney PW4000 Boeing 747, 767, 777 Airbus A300, A310, A330

Pratt & Whitney PW6000 Airbus A318

General Electric CF6-50 Airbus A300, Boeing 747, Boeing DC10-30

General Electric CF6-80 Airbus A300, A310, A330 Boeing 767, MD-11, 747

General Electric CFM56 Boeing 737; Airbus A319, A320, A340

General Electric GE90 Boeing 777 General Electric GP7000 Airbus A380 Rolls Royce Trent 500 Airbus A340 Rolls Royce Trent 700 Airbus A330 Rolls Royce Trent 800 Boeing 777 Rolls Royce Trent 900 Airbus A380 Rolls Royce Trent 1000 Boeing 787 Pratt & Whitney Rolls Royce V2500 Airbus A321

Boeing MD-90 Tabelle 3.1: Hersteller und ihre aktuellen Triebwerke (Quelle: http://www.mtu.de/de/products_serv ices/commercial_mro/programs/index.html)

http://www.mtu.de/de/products_services/commercial_mro/programs/index.html

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Das Unternehmen MTU Aero Engines beteiligt sich an den Modellen von Pratt & Whitney PW2000,

PW4000, PW6000, sowie an den Modellen von General Electric CF6 und CFM56. /12/

Jede einzelne Triebwerksfamilie hat unterschiedliche technische Parameter. In der folgenden Tabelle

3.2 werden einige Parameter von zwei Modellen (CFM56–5A1 und CFM56-5C) von der

Triebwerksfamilie CFM 56 aufgelistet. Die Modelle werden u.a. im Airbus A319 (CFM56-5A1) und

Airbus A340-300 (CFM56-5C) eingesetzt. Die Parameter Schub, Fandurchmesser und Länge, sowie

die Werte zu den Nebenstromverhältnissen und Gesamtdruckverhältnissen sind Angaben von den

Herstellern. Darüber hinaus wurde auf einer Internetseite /13/ eine Auskunft über die Geräuschpegel

der beiden Modelle gelistet. Die Geräuschpegel sind nach den EPNL (Effective Perceived Noise

Level) (Formel 3.7) berechnet worden. Die Geschwindigkeit an den Blattspitzen, die Drehzahl und die

Frequenz wurden mit folgenden Formeln (Formel 3.2, Formel 3.3 und Formel 3.4) berechnet. Des

Weiteren wurde unter Annahme der Blattfolgefrequenz und der berechneten Frequenz die

Schaufelzahl berechnet (Formel 3.5). Zur Kontrolle wurde eine Annahme der Schaufelzahl und mit

Hilfe der Frequenz die Blattfolgefrequenz berechnet (Formel 3.6). Beide Ergebnisse sind sinnvolle

Werte.

cMachzahlv *=

Formel 3.2: Blattspitzengeschwindigkeit (Umgangsgeschwindigkeit)

π*60*

dv

n =

Formel 3.3: Drehzahl

60n

f =

Formel 3.4: Frequenz

60*nf

z B=

Formel 3.5: Schaufelzahl

zn

f B *60

=

Formel 3.6: Blattfrequenz

)340(lgsm

eiteschwindikSchalc =

sserFandurchmed =

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Airbus A319 Airbus A340-300 CFM56 - 5A1 CFM56 - 5C Schub 111,2 kN Schub 138,8 kN Fandurchmesser 1,74 m Fandurchmesser 1,84 m Länge 2,51 m Länge 2,62 m Nebenstromverhältnis 50:1 Nebenstromverhältnis 6,6:1 - 6,4:1 Gesamtdruckverhältnis 35,5:1 Gesamtdruckverhältnis Machzahl 0,82 Machzahl 0,82 Geschwindigkeit an Blattspitzen 280 m/s

Geschwindigkeit an Blattspitzen 280

m/s

Frequenz 51,25 Hz Frequenz 48,5 Hz Drehzahl 3074,9 1/min Drehzahl 2900 1/min Geräuschpegel: Geräuschpegel: Start 85,4 - 87,4 EPN dB Start 95 EPN dB Vorbeiflug 94,5 EPN dB Vorbeiflug 94,7 EPN dB Anflug 95,2 - 95,4 EPN dB Anflug 97,2 EPN dB Blattfolgefrequenz ca. 2700 Hz Blattfolgefrequenz ca. 2700 Hz Schaufelzahl berechnet 53 Schaufelzahl berechnet 56 Schaufelzahl gezählt ca. 40 Schaufelzahl gezählt ca. 40 Blattfolgefrequenz berechnet 2050 1/min

Blattfolgefrequenz berechnet 1933 1/min

Tabelle 3.2: Datenblatt v on den Triebwerken CFM56-5A1 und CFM-5C (Quelle: http://www.donbass.aero/m1/de/company/fleet/; http://www.cfm56.com/products/cfm56-5c/9668; http://de.wikipedia.org/wiki/CFM_International_CFM56; http://de.wikipedia.org/wiki/Airbus_A340)

( )( )

( )( )∑

∑

=

=

+

+

+

=C

C

N

k

N

k r

kE

tvv

FtF

tkss

PNLkEtEPNL

1

10

0

0 log20log52,

log25)()(

Formel 3.7: EPNL

3.4 Geplante Triebwerkstechnik Die Triebwerke an einem Flugzeug sind die Hauptlärmverursacher. Dabei sind Strahl und Fan des

Triebwerks die Lärmquellen, die den größten Anteil des hohen Schalldruckpegels haben. Um den

Treibstoffverbrauch zu verringern wurde der Nebenstrom in Triebwerken eingesetzt. Durch einen

http://www.donbass.aero/m1/de/company/fleet/

http://www.cfm56.com/products/cfm56-

http://de.wikipedia.org/wiki/CFM_International_CFM56

http://de.wikipedia.org/wiki/Airbus_A340

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Nebeneffekt bewirkte der Nebenstrom eine Verringerung des Strahllärms. Zur Zeit hält die

Entwicklung an, den Nebenstrom zu vergrößern. Desweiteren zeigen laut der freien Online-

Enzyklopädie Wikipedia, dass die mehrstufigen Brennkammern zwar ein günstigeres NOx-Verhältnis

haben, jedoch die CO-Werte im oberen Grenzbereich liegen und besonders im Leerlauf einen

erhöhten Verbrauch zeigen /99/. Da hierzu keine weitere Quelle genannt wird, muss man aber diese

Information in Frage stellen.

Mittlerweile gibt es zahlreiche gezielte Ideen, den Lärm der Flugtriebwerke zu verringern. Dazu zählen

u.a. der Anbau einer Chevron-Düse am Triebwerksaustritt oder die Nutzung von einem Antischall im

Triebwerk (ANC = Active noise Control). Zudem hat das Unternehmen MTU Aero Engines das Projekt

CLAIRE entwickelt (Abb. 3.6). In diesem Projekt ist die Zielsetzung bis 2035 eine Absenkung der

CO2-Austosse s bis zu 30 % und eine Lärmreduzierung bis zu 24 % Das Projekt ist in drei Stufen

eingeteilt, welche zeitlich nacheinander zum Einsatz kommen: /14/

Abb. 3.6: schematischer Plan vom Projekt “CLAIRE“( Quelle: http://www.bwl.tu-darmstadt.de/bwl2/akl/downloads/kolloquien/akl15/05_Donnerhack_final.pdf)

- CLAIRE I: GTF (Getrieb-Turbofan) bis zum Jahr 2015 (Abb. 3.7)

http://www.bwl.tu-

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Abb. 3.7: Übersicht des 1. Teils vom Projekt “CLAIRE” - GTF

- CLAIRE II: CRISP (Counter-Rotating Integrated Shrouded Propfan)bis zum Jahr 2025

- CLAIRE III: IRA (Intercooled Recuperated Aeroengine) bis zum Jahr 2035 (Abb. 3.8)

Abb. 3.8: Übersicht des 3. Teils vom Projekt “CLAIRE” - IRA

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Dagegen fahren GE Aviation und Snecma zweigleisig. Sie untersuchen in ihren

Gemeinschaftsunternehmen CFM einen konventionellen zweiwelligen Turbofan (LEAP-X) und einen

Open Rotor. /15/ /16/

Rolls-Royce wiederum lässt sich mehr Freiheiten in der Entwicklung von Triebwerken. Die

Begründung liegt hier in der Verschiebung der Termine von neuen Produkten und immer veränderte

Anforderungen. Sie setzten nicht auf ein Triebwerksprogramm, sondern auf Technologien, die sie zu

einem zweiwelligen Antrieb, zu einem dreiwelligen Antrieb oder zu einem Open Rotor

zusammenfügen können. /100/

Chev ron-Düse Die Chevron Düse ist ein Anbau an Triebwerken (Abb. 3.9). Sie besteht aus einem „Sägezahnkranz“

und erweitert die Schubdüse. Durch den Einsatz der Chevron-Düse wird der Lärm von der

Verwirbelung im Abgasstrahl zwischen den heißen und kalten Strahl vermindert. Damit erzielt man

eine Minderung des Strahllärms um bis zu 1 dB(A). Wird der Abgasstrahl des Nebenstroms ebenfalls

mit einer gezahnten Düse ausgerüstet (siehe Abb.), ist eine Minderung des Lärms bis zu 3 dB (A) zu

erwarten.

Abb. 3.9: Chevron-Düse (Quelle: http://www.memagazine.org/backissues/membersonly/nov06/features/nozzle/nozzle.html

ANC (Activ e noise Control) ANC ist ein Prinzip, indem man einen Schall erzeugt, der den Schalldruckpegel von einer Lärmquelle

verringern soll (Abb. 3.10). Der vom Triebwerk verursachte Schall wird von Mikrofonen registriert.

Mittels Controllern wird ein entsprechender Gegenschall von den eingebauten Lautsprechern erzeugt.

Dieser Gegenschall überlagert den gegenphasigen Schall des Triebwerks. Somit ist es möglich

teilweise oder sogar vollständig den Schall auszulöschen. Die DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und

Raumfahrt) testet bereits seit Herbst 1999 die Anwendung von Antischall in Triebwerken. Bei den

Tests wurde eine Lärmminderung von 10 bis 20 dB erreicht. Nach Schätzung des DLR werden schon

in fünf Jahren die ersten Flugzeuge mit diesen Triebwerken ausgestattet sein /17/ /18/ /19/.

http://www.memagazine.org/backissues/membersonly/nov06/features/nozzle/nozzle.html

19

Abb. 3.10: schematische Skizze eines Active noise Control (ANC) http://www.ziv.de/v eranstaltungen/symposien/9/13/downloads/Isermann_Fiv_2007.pdf

Diese Prognose der DLR ist für die Fachhochschule Düsseldorf nach einer Studie (im Auftrag von

Siemens Transportation) sehr optimistisch. In dieser Studie wurde experimentell ein Antischallsystem

erprobt, dass auch höherfrequente Geräuschkomponente auslöschen soll. Als Ergebnis bekam man

die Erkenntnis, dass oberhalb von 2kHz mit dem Antischallsystem kein Schall ausgelöscht werden

konnte (vgl. Abb. 3.11 ).

Abb. 3.11: Antischallspektrum (grüne Fläche zeigt eine erfolgreiche Dämpung) (Quelle: http://ifs.muv .fh-duesseldorf.de/pdf_forschungsseite/activ e_noise_cancallation.pdf)

http://www.ziv.de/veranstaltungen/symposien/9/13/downloads/Isermann_Fiv_2007.pdf

http://ifs.muv.fh-duesseldorf.de/pdf_forschungsseite/active_noise_cancallation.pdf

20

3.5 Freistrahl

Abb. 3.12: schematische Darstellung eines Freistrahl (der Öffnungswinkel wurde größer als in der Wirklichkeit dargestellt) (Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Freistrahl)

Ein Freistrahl (Durchmesser d0) ist eine Strömung aus einer Düse, der sich in einer freien Umgebung

ohne Wandbegrenzung ausbreitet (Abb. 3.12). Die dabei unterschiedlichen Geschwindigkeiten der

beiden Fluide, im Freistrahl und in der Umgebung bewirken Scherkräfte. Durch diese Scherkräfte wird

das umgebende Fluid angesaugt und mitgerissen.

Die radiale Ausbreitung wird in drei Bereiche unterteilt. Etwa fünf Mal den Durchmesser d0 ist die

Länge des kegelförmigen Kernbereichs, innerhalb dem die ungestörte Strömung verschwindet. Sie

wird am Rand vom angesaugten Fluid aufgelöst. Danach entsteht die Umgebungszone, in der sich

das Geschwindigkeitsprofil v(y) bildet. Der Ähnlichkeitsbereich beginnt nach etwa zehn Mal den

Durchmesser d0. Der Freistrahl ist nun voll ausgebildet.

Die Geschwindigkeit v(x) nimmt im Ähnlichkeitsbereich mit zunehmendem axialem Abstand von der

Düsenöffnung (X-Richtung) hyperbolisch ab. In die y-Richtung nimmt die Geschwindigkeit v(y) von der

Strahlmitte nach Außen hin in der Form einer Gauß’schen Glockenkurve ab. Bei einem Strahlwinkel

von Θ =10° hat sich die Geschwindigkeit halbiert. Der Abstand von den Stromlinien des angesaugten

Fluids zur Strahlachse ist hier minimal. Zudem ist die Krümmung der Stromlinien gering. Die

Geschwindigkeit ist bei einem Strahlwinkel Θ von etwa 18° auf 1% der Achsgeschwindigkeit gesunken

/20/.

In der Abbildung 3.13 wird der Schalldruckpegel und die Frequenz in unterschiedlichen Bereichen des

Freistrahls in einem Diagramm dargestellt. Die Düse hat bei einer recht hohen Frequenz von ca. 9000

Hz einen um fast 30 dB niedrigeren Schalldruckpegel als der Strahlkern. Das Pegelmaximum liegt bei

einer Frequenz von 200 Hz. Beim voll ausgebildeten Strahl sinkt der Schalldruckpegel um 10 dB. Die

Frequenz liegt bei etwa 40 Hz. Die Spektren in den Diagrammen (Abb. 3.14 und Abb. 3.15) zeigen

eine schematische Übereinstimmung vom Verlauf des Strahllärms aus der Abbildung 3.13. Die

Spektren sind von den Aufnahmen aus der Auswertung dieser Abschlussarbeit.

http://de.wikipedia.org/wiki/Freistrahl

21

Abb. 3.13: Vergleich Freistrahl und Schalldruckpegel über Frequenz (v ermutlich A-bewertet) (http://www.glr.tu-darmstadt.de/fileadmin/templates/pdfs/v orlesung/FAG2/Triebwerkslaerm.pdf)

1 10 100 1k 10k [Hz ]60

70

80

90

100[dB]Schalldruck

Aquisit ion: 11:57:11h 04.06.2009

ht tp: //i fs.mv.fh-duesseldorf .de 30.06.2009 12:23:11h

Format : lautheit_Kurven_arim ont/1x2D_Freistrahl.pak_fly arimont/matl ab/f ile0152_freistrahl

Resoluti on: 10.7666 [Hz] Cal.:0.4935 [V/dB(lin)] AVG:()

Fluglaerm www.muellerbbm-vas.de PAK 5.3

Abb. 3.14: Freistrahl v om Airbus A319 - unbewertet (File0152 – 30 bis 59 sek)

Strömungsrichtung

http://www.glr.tu-darmstadt.de/fileadmin/templates/pdfs/vorlesung/FAG2/Triebwerkslaerm.pdf

http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de

www.muellerbbm-vas.de

22

1 10 100 1k 10k [H z]60

70

80

90

100[ dB]Schalldruck

Aquisi tion: 11:57:11h 04.06.2009

http: // if s.mv. fh-duessel dorf .de 30.06.2009 12:24:20h

Format : lauthei t_Kurven_arimont/1x2D_Freistrahl.pak_fly arim ont /mat lab/f ile0230_Blockgröße_ideal

Resoluti on: 10.7666 [Hz ] Cal. :0.4935 [V/dB(lin)] AVG :()

Fluglaerm www.muell erbbm-vas.de PAK 5.3

Abb. 3.15: Freistrahl v om Airbus A340-300 – unbewertet (File0230 – 15 bis 38 sek)

3.6 Dopplereffekt Die Dopplereffekt-Theorie wurde von dem Mathematiker und Physiker Christian Doppler im Jahre

1842 entdeckt. Er ging davon aus, dass die unterschiedlichen Farben der Sterne durch ihre

Eigenbewegung zu Stande kommen. Dies wurde später widerlegt, denn die Farben entstehen

hauptsächlich wegen ihrer unterschiedlichen Oberflächentemperatur. Die Theorie des Dopplereffekts

wurde auch auf die Akustik übertragen. So fand man heraus, dass bewegte Schallquellen andere

Töne erzeugen als ruhende Schallquellen /21/.

Der Dopplereffekt besagt, dass eine Schallquelle, die genau auf einen zukommt eine höhere

Frequenz hat und einer Schallquelle, die sich von einem entfernt, eine tiefer Frequenz hat.

Die Wellen einer Schallquelle breiten sich mit Schallgeschwindigkeit c und mit einer Wellenlänge λ

aus. Beide Größen sind abhängig von der Frequenz f (Formel 3.8).

fc

=λ

Formel 3.8: Wellenlänge

Bewegt sich die Schallquelle mit der Geschwindigkeit v zum Beobachter, werden die Schallwellen

gestaucht und die Länge der Wellen verkleinert sich (Abb. 3.16 und Formel 3.9).



23

Abb. 3.16: Wellenausbreitung bei bewegter Schallquelle (Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Doppler_effect_diagrammatic.sv g)

fv

−= λλ '

Formel 3.9: Verkleinerung der Wellenlänge

Ersetzt man λ� für 'f

c und λ für

fc

und stellt die Formel 3.9 nach f’ um, erhält man:

)1('

cv

ff

−=

Formel 3.10: bei Bewegung der Schallquelle

Um die Frequenz einer sich entfernenden Schallquelle zu berechnen, setzt man eine negative

Geschwindigkeit für v ein.

Bewegt sich der Beobachter auf die Schallquelle zu, addiert sich seine Geschwindigkeit zu der

Schallgeschwindigkeit, vc + . Setzt man dies gleich λ'*f und ersetzt man zugleich λ durch fc

erhält man: )1(*'cv

ff +=

Formel 3.11: bei Bewegung des Beobachters

Auch hier ergibt sich durch einsetzen einer negativen Geschwindigkeit die Frequenz eines sich

entfernenden Beobachters.

Bewegen sich Beobachter und Schallquelle aufeinander zu, kombiniert man beide Formeln (Formel

3.10 und Formel 3.11):

)1(

)1(*'

cvSc

vD

ff−

+=

Formel 3.12: bei Bewegung der Schallquelle und des Beobachters

Die Formel 3.10 und Formel 3.11 werden als Kurven in der Abbildung 3.17 dargestellt. Dabei wird

grafisch die Beeinflussung vom Verhältnis v/c auf die Frequenz bei verschiedener Konstellation -

Quelle nähert oder entfernt sich und Beobachter ruht, Beobachter nähert oder entfernt sich und Quelle

ruht - gezeigt. Bei ruhender Quelle und sich entfernenden Beobachter (schwarze Kurve) gibt es bei

http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Doppler_effect_diagrammatic.svg

24

einem größeren Verhältnis als 1 keine Frequenz und somit keine Geräusche. Da man gleichschnell

oder schneller als die Schallgeschwindigkeit ist, erreichen die Schallwellen nie den Empfänger.

Andersherum bewegt sich die Quelle gleichschnell oder schneller als die Schallgeschwindigkeit

kommt es zu einer Kompression der Schallwellen, die sogenannte Schallmauer wird oder wurde

durchbrochen (rote Kurve) /22/ /23/.

Abb. 3.17: Übersicht der Frequenz in Abhängigkeit des Verhältnisses v/c (Quelle: http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph11/umwelt-technik/12dopplereffekt/theorie2.htm)

4 Messung und Auswertung

4.1 Messkette und Geräte Zum Messen werden Geräte gewählt, die zum Transportieren gut geeignet sind. Es wird ein

integrierender Präzisions-Schalldruckpegelmesser und ein digitales Aufnahmegerät zum Aufnehmen

benutzt, sowie Kopfhörer als Hilfsmittel verwendet. Zusätzlich wird ein Kalibriergerät eingesetzt, damit

man eine Aufnahme mit einem festen Referenzsignal bei einem bestimmten Schalldruckpegel hat.

Schalldruckpegelmesser Der integrierende Präzisions-Schalldruckpegelmesser ist vom Typ 2236 der Firma Brüel & Kjær /24/.

Er hat die Genauigkeitsklasse 1, entsprechend DIN IEC 651, Klasse 1 und 804 sowie DIN 45657. Der

Schalldruckpegelmesser wird genutzt, um das Zeitsignal des Fluglärms aufnehmen zu können.

Aufnahmegerät Das Aufnahmegerät ist vom Unternehmen M-AUDIO (Abb. 4.1). Beim Model handelt es sich um das

MicroTrack II. Es ist ein mobiles Stereo-Aufnahmegerät, welches unter anderem einen erweiterten

Vorstufen-Regelbereich, einen analogen Limiter, 48-V-Phantomspeisung, eine schnelle

Datenübertragung bietet, sowie Aufnahmen von über 2 GB Kapazität ermöglicht. Die Qualität der

Aufnahmen kann bis auf 24 bit bzw. 96 kHz gestellt werden. Als Format für die Aufnahme kann man

WAV, BWF und MP3 verwenden. Die Aufnahme kann entweder auf dem Gerät selbst oder einer

Speicherkarte gespeichert werden. Als Eingänge stehen symmetrische MIC/LINE (6,3 mm Klinke)

oder ein Stereo-Mikrofon MIC (3,5 mm Klinke) zur Verfügung. Dazu gibt es einen Eingang für digitale

http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph11/umwelt-technik/12dopplereffekt/theorie2.htm

25

S/PDIF-Signale. Als Ausgang dient ein Kopfhörerausgang (3,5 mm) oder Cinch-Ausgänge (L-LINE-R

OUTS). Einen Datentransfer vom MicroTrack II zum PC folgt über einen USB-Anschluss /25/.

Abb. 4.1: MicroTrack II

Kopfhörer

Der Kopfhörer ist von der Firma Sennheiser und dient zur direkten Prüfung vor Ort, ob die Aufnahme

korre kt aufgenommen wurde.

Kalibriergerät Das von der Brüel & Kjær produzierte akustische Kalibriergerät Nr.4231 ist zur Aufnahme eines

Referenzsignals von 1000 Hz ( Sinus) bei einem bestimmten Schallpegel. Das Gerät hat dazu zwei

Einstellungen, 94 dB und 114 dB. Für die Messungen wurde die Einstellung 94 dB gewählt. Der

Kalibrator entspricht der IEC 942 Klasse 1 sowie ANSI S1.40-1984.

Messkette Das Schalldruckpegelmessgerät wird mittels einem „Adapterkabel“ mit dem Aufnahmegerät

verbunden. Dabei wird die DC-Ausgangsbuchse am Schalldruckpegelmesser und der Stereo-

Mikrofoneingang des Aufnahmegeräts genutzt. Zur Messung des Schalldruckpegels wurde die A-

Bewertung am Schalldruckpegelmesser eingestellt. Des Weiteren wurde der Kopfhörer für die direkte

Überprüfung der Aufnahmen an dem MicroTrack II angeschlossen.

4.2 Messort Gemessen wird im Düsseldorfer Stadtteil Lohausen. Lohausen ist ein angrenzendes Wohngebiet am

Düsseldorfer Flughafen. Es befindet sich in der westlichen Einflugschneise des Flughafens und ist

somit gesehen eines vom Fluglärm am stärksten betroffenes Wohngebiet in Düsseldorf.

Aufgrund der Windrichtung am Flughafen Düsseldorf starten die Flugzeuge vorwiegend in Richtung

Westen und überqueren Lohausen nach dem Abheben. /26/ /27/

Es werden an zwei verschiedenen Tagen Messungen von Schalldruckpegeln bei startenden

Flugzeugen an der Straße „Am Heidestieg“ durchgeführt (Abb. 4.2). Diese Straße befindet sich in der

Flugbahn der Flugzeuge, die von der Südbahn des Flughafens starten. Die Südbahn wird zum Starten

vorwiegend genutzt und ist somit die Hauptbahn beim Starten. Bei einem Startwinkel von ca. 15°

haben Flugzeuge beim Messpunkt eine ungefähre Höhe von 300 m erreicht.

26

Abb. 4.2: Messpunkt, Startbahn und ungefähre Flugbahn

4.3 Messungen Die Messungen der Schalldruckpegel beim Starten von den Flugzeugen wurden am 22.10.2008 und

04.04.2009 aufgenommen.

Am 22.10.2008 von 13 bis 15 Uhr herrschte ein schwacher Wind von 14 km/h (Abb. 4.3). Die relative

Luftfeuchtigkeit betrug ca. 76% (Abb. 4.4). Der Luftdruck lag bei 1023 hPa (Abb. 4.5). Des Weiteren

waren die Werte der Temperatur zu diesem Zeitpunkt auf 11°C gestiegen (Abb. 4.6) /28/.

Abb. 4.3: Windgeschwindigkeit am 22.10.2008 für Düsseldorf (Quelle: www.wetter.com)

Messpunkt

Südbahn

ungefähre Flugbahn

Messzeitpunkt

www.wetter.com

27

Abb. 4.4: Relative Feuchte am 22.10.2008 für Düsseldorf (Quelle: www.wetter.com)

Abb. 4.5: Luftdruck am 22.10.2008 für Düsseldorf (Quelle: www.wetter.com)

Messzeitpunkt

Messzeitpunkt

www.wetter.com

www.wetter.com

28

Abb. 4.6: Temperatur am 22.10.2008 für Düsseldorf (Quelle: www.wetter.com)

Am 04.04.2009 zwischen 11 und 13 Uhr wurden die Messungen durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt

herrschte ein schwacher Wind von 18 km/h (Abb. 4.7). Die relative Luftfeuchtigkeit lag bei ca. 78 %

(Abb. 4.8). Der Luftdruck hatte einen Wert von 1020 hPa (Abb. 4.9). Die Temperatur beträgt zum

Zeitpunkt der Messung ca. 13 °C (Abb. 4.10).

Die Wetterdaten für den Messzeitraum zeigten keine extremen Wetterbedingungen, die eine Messung

von Schalldruckpegel verfälschen würden.

Abb. 4.7: Windgeschwindigkeit am 04.04.2009 für Düsseldorf (Quelle: www.wetter.com)

Messzeitpunkt

Messzeitpunkt

www.wetter.com

www.wetter.com

29

Abb. 4.8: Relative Feuchte am 04.04.2009 für Düsseldorf (Quelle: www.wetter.com)

Abb. 4.9: Luftdruck am 04.04.2009 für Düsseldorf (Quelle: www.wetter.com)

Messzeitpunkt

Messzeitpunkt

www.wetter.com

www.wetter.com

30

Abb. 4.10: Temperatur am 04.04.2009 für Düsseldorf (Quelle: www.wetter.com)

Um einen Vergleich zu den Schalldruckpegeln der Flugzeuge zu haben, wurde als erstes eine

Aufnahme des Kalibriergerätes bei 94 dB vorgenommen. Dabei wurde das Aufnahmegerät

entsprechend so konfiguriert, dass die späteren aufgenommenen Schalldruckpegel keine

Übersteuerung haben. Diese Einstellungen wurden über der gesamten Messzeit beibehalten.

Zusätzlich wurde der Lärm von der Umgebung ohne Fluglärm aufgenommen, um einen weiteren

Vergleich zu haben. In den nachfolgenden Tabellen (Abb. 4.11) wird die Zeit der Aufnahme, die

Flugzeugart und Fluggesellschaft, sowie der Zielort aufgelistet.

Datum: 22.10.08 Ort: Düsseldorf Lohausen, Heidestieg Uhrzeit File Fluggesellschaft Flugzeugart Zielort Bemerkung

13:16 0144 Lufthansa Canadair Regional Jet Kattowitz 13:17 0145 --- --- --- Umgebung 13:18 0146 Condor Boeing 757 - 300 Teneriffa 13:20 0149 Air France Canadair Regional Jet Lyon Hund

13:34 0152 Air France Airbus A 319 Paris - Charles de Gaulle

13:36 0153 KLM Fokker F50 Amsterdam 13:42 0155 Olympic Airl ines Boeing 737 - 400 Athen 13:50 0156 Lufthansa BAe 146 - 200 Zürich 13:52 0157 British Airlines Airbus A 319 London - Heathrow Hund

Datum: 04.04.09 Ort: Düsseldorf Lohausen, Heidestieg Uhrzeit File Fluggesellschaft Flugzeugart Zielort Bemerkung

11:45 0227 --- --- --- Kalibrierung 12:10 0229 Lufthansa AIRBUS A 340 Newark 12:25 0230 Lufthansa AIRBUS A 340 Maimi

Abb. 4.11: tabellarische Übersicht der Messungen (Quelle: http://www.duesseldorf-international.de/dus/abflug/)

Messzeitpunkt

www.wetter.com

http://www.duesseldorf-

31

4.4 Auswertung Die Auswertung der Messungen wird mit den Programmen „Matlab“ und „PAK“ durchgeführt.

Matlab ist eine Software des Unternehmens The MathWorks, Inc. Es dient zur Lösung

mathematischer Probleme und zur grafischen Darstellung der Ergebnisse. Matlab ist primär für

numerische Berechnungen mit Hilfe von Matrizen ausgelegt, woher sich auch der Name ableitet:

MATrix LABoratory.

Die von der Firma Müller-BBM VibroAkustik Systeme GmbH entwickelte Software PAK (Prüfstands-

Akustik-Messsystem) ist für p sychoakustische Auswertungen einsetzbar. Außerdem sind folgende

Mess- und Analyseaufgaben möglich: Pegelmessung, Schallleistungsmessung, Signaturanalyse,

Vorbeifahrtsmessung (Real und Simulation), Rotationsanalysen (Grad-

Kurbelwelle/Drehschwingungen), Strukturanalyse, Betriebsschwingungsanalyse, Transferpfadanalyse,

Audio-Editor u.v.m. Es verfügt über die Möglichkeit Messungen über 100 Kanäle mit beliebiger

Führungsgröße (z.B. Drehzahl, Zeit, Verstellweg) auszuwerten. Zudem ist die Software modular

aufgebaut.

Matlab Mit der Software Matlab wird ein sogenanntes m-File erstellt (siehe Anhang). Als erstes öffnet man mit

dem Befehl „uigetfile“ ein Fenster. Dort wählt man eine wav.Datei für die Auswertung aus. Mit der

Anweisung „wavread“ wird die ausgewählte Datei als Funktion gespeichert. Dabei werden auch

Sampling-Raten und die Amplitudenauflösung der wav-Datei eingelesen. Da jedes Mikrofon ein Offset

besitzt, wird die gespeicherte Funktion von der wav-Datei mit einem Kalibrierfaktor dividiert. Von

dieser kalibrierten Funktion wird mit „mean“ der Effektivwert berechnet. Danach werden zum Plotten

einige Parameter (FFT-Länge, Frequenz-Minimum, Frequenz-Maximum, Frequenzskalen-Maximum,

quadratische Hörschwelle, sowie Hanning-Fenster mit Korrekturfaktor und die Werte für die A-

bewertende Frequenz und die dazugehörige Schallpegeldifferenz) berechnet und festgelegt. Mit

diesen errechneten und festgelegten Werten werden die Schalldruckpegel berechnet. Um bei den

folgenden zu berechnenden Spektren einen besseren Überblick über eine bestimmte Zeit zu

bekommen, kann man die Spektren über kleine zeitl iche Abschnitte mitteln. Damit erhält man

Spektren von verschiedenen Flugphasen des Starts eines Flugzeugs.

Anschließend werden zwei Amplitudenspektren erstellt. In den Spektren werden die Schalldruckpegel

über die Frequenz dargestellt. Zudem werden die Achsen skaliert und beschriftet. Die Spektren

bekommen eine Überschrift (Art des Spektrums und wav-Dateiname). Zur Information wird die

Frequenzdifferenz, den maximalen A-bewerteten Schalldruckpegel und den unbewerteten

Schalldruckpegel als Zahlenwert im Fenster des Spektrums gezeigt. Außerdem wird eine Legende

erstellt.

Danach wird ein Spectrogram erstellt, dass die Änderung der Schalldruckpegeln zu der Frequenz und

über die Zeit darstellt. Hierzu werden auch die Achsen beschriftet und skaliert, sowie eine Überschrift

des Spectrograms erstellt. Zusätzlich wird ein Farbspektrum an der Seite des Spectrograms zur

Erklärung der Schalldruckpegels eingebunden.

32

Grafik aus Matlab Es werden vom gefertigten m-File drei Grafiken zur Auswertung der wav-Files erstellt. Die erste Grafik

zeigt ein gemitteltes A-bewertetes Amplitudenspektrum. Zum Vergleich werden in der zweiten Grafik

dieses gemittelte A-bewertete Amplitudenspektrum und ein gemitteltes unbewertetes

Amplitudenspektrum dargestellt. Als dritte Grafik wird ein Spectrogram erstellt, welches die Änderung

von Schalldruckpegeln zur Frequenz über die Zeit darstellt.

Zur Auswertung werden die Aufnahmen eines A319 (File0152) und A340-300 (File0230) verwendet.

Bei den Flugzeugen handelt es sich um eine 2-strahlige (A319) und eine 4-strahlige (A340-300)

Maschine. Die Aufnahmen geben jeweils ein startendes Flugzeug über Düsseldorf-Lohausen wieder.

Abb. 4.12: über die Gesamtzeit (60 sek. ) gemitteltes A-bewertendes Amplitudenspektrum des Schalldrucks, A319 (Files0152)

Als erstes werden die Spektren vom Airbus A319 mit einer Mittelung über die gesamte Zeit dargestellt.

Das A-bewertete Spektrum in der Abbildung 4.12 zeigt bei einer Frequenz von 3000 Hz ein Peak von

etwa 10 dB, der aus dem Rauschen hervortritt. Hinzu befinden sich leichte Schwankungen von 5 dB in

den Bereich von 1000 bis 3000 Hz des Spektrums. Im Bereich zwischen 0 Hz und etwa 75 Hz steigt

der Schallpegel extrem von 0 dB auf ca. 40 dB an. Dies ist auf die A-Bewertung zurückzuführen.

Diese Bewertung beurteilt nur die von Menschen hörbaren Geräusche (16 Hz bis 16 kHz). Somit sind

in diesem Spektrum keine Schalldruckpegel unter 16 Hz vorhanden.

Fanlärm

Strahllärm

33

Abb. 4.13: gemitteltes A-bewertetes und gemitteltes Amplitudenspektrum des A 319 (File0152) im Vergleich

In der Abbildung 4.13 wird der Unterschied zwischen einem A-bewertetem Amplitudenspektrum und

einem unbewertetem Amplitudenspektrum der gleichen Aufnahme (Airbus A329 - File0152) gezeigt.

Man sieht oberhalb der Frequenz von 750 Hz einen gleichen Verlauf beider Spektren. Unterhalb der

750 Hz fällt das A-bewertete Amplitudenspektrum gegen Null. Dagegen steigt das unbewertete

Amplitudenspektrum an. Dies ist auf die unterschiedliche Frequenzbewertung (A und linear)

zurückzuführen.

In der zusätzlichen Anzeige in der oberen linken Ecke der Abbildung 4.13 sieht man die

Frequenzauflösung, den maximalen Schalldruckpegel bei unbewerteter Auswertung und den

maximalen Schalldruckpegel bei A-bewerteter Auswertung. Bei letzteren Beiden wird der höchste

aufgenommene Messwert gezeigt. So liegt der maximale Schalldruckpegel beim A-bewerteten

Spektrum bei 71,5 dB und bei der linearen Bewertung 80,6 dB.

Um das Spectrogram in der Abbildung 4.15 besser erklären zu können, wird die Flugbahn des

Flugzeugs in einer Skizze (Abb. 4.14) beschrieben. Dabei sieht man, dass zu Beginn der Messung

das Flugzeug den kürzesten Abstand zum Messpunkt fast erreicht hat. Einige Sekunden nach

Messstart entfernt sich das Flugzeug vom Messpunkt mit einer Fluggeschwindigkeit von 70 – 100 m/s

/29/. Bis zum Punkt der optischen Überquerung der Messstelle hört man verschiedene

Lärmkomponente, wie z.B Strahllärm, Fanlärm und Verdichterlärm. Nach dem Überqueren überwiegt

Fanlärm

Strahllärm

34

der Schalldruckpegel des Strahllärms, welcher mit einer Geschwindigkeit von 300 – 450 m/s /30/ aus

den Triebwerken austritt, den anderen Lärmkomponenten.

Im Spectrogram (Abb. 4.14) kann man die Veränderungen der Frequenzen über die Zeit von den

Schalldruckpegeln erkennen. In den ersten drei Sekunden der Aufzeichnung sieht man kaum

Änderungen der Frequenzen. Danach sieht man im weiteren Verlauf immer deutlich werdende

Frequenzberge. Hierbei handelt es sich um die Schwankungen des Schalldruckpegels aus den

Spektren von den Abbildungen 4.12 und 4.13. Das Flugzeug nähert und passiert den kürzesten

Abstand zum Messpunkt. Dabei erkennt man ab der achten Sekunde, dass die Frequenz dieser

Frequenzberge sinkt. Denn der Abstand zur Messstelle vergrößert sich wieder. Somit werden die

Schallwellen gestreckt und die Frequenz wird tiefer, der Dopplereffekt tritt auf. Die hier auftretenden

Schalldruckpegel stammen von den verschiedenen Lärmkomponenten aus den Triebwerken, die

vorwiegend Vorne herausströmen.

Abb. 4.14: Skizze der Flugbahn und Messpunkt

.

optische Überquerung des Messpunktes

Flugbahn

Fluggeschwindig-keit: 70 – 100 m/s

Triebwerksstrahlgeschwin-digkeit: 300 – 450 m/s

Strahllärm auf dem Messpunkt zu

Messpunkt

kürzester Abstand Messpunkt und Flugzeug

Beginn der Messung

35

Abb. 4.15: Spectrogram des Airbus A319 (File0152)

Das Absinken der Frequenzen geschieht bis zum Zeitpunkt von etwa 20 Sekunden. In diesem

Moment überquert das Flugzeug den Messpunkt optisch. Zu diesem Zeitpunkt gibt es eine

Verschiebung der Gewichtung von den Lärmkomponenten. Die von vorne herausströmenden

Geräuschpegel verkleinern sich und die von hinten herausströmenden Geräuschpegel vergrößern

sich. Dies erkennt man im Spektrum, da zu diesem Zeitpunkt die Frequenzberge breiter werden. Der

von hinten herausströmende Lärm wird vorwiegend vom Triebwerksstrahl verursacht. Mit weiteren

Entfernen des Flugzeugs von der Messstelle kommt das Messgerät immer mehr in die Bahn des

Triebwerksstrahls. Wegen der hohen Geschwindigkeit des Triebwerksstrahls erhöht sich die Frequenz

(ab ca. 20 Sek.) mit entfernen des Flugzeugs, der Dopplereffekt tritt wieder auf.

Am Anfang des Spectrograms sieht man bei einer Frequenz von 3000 Hz, eine gut sichtbare tonale

Komponente, die sich von den anderen deutlich abhebt. Diese Komponente stellt den Peak dar, den

man bei den Spektren aus den Abbildungen 4.12 und 4.13 sehen konnte. Es handelt sich hierbei um

den Fanlärm. Den Fanlärm nennt man auch Blattfolgefrequenz und ist das Produkt aus Drehzahl und

Schaufelzahl. Bei Beginn der Messung befindet sich das Flugzeug vor dem kürzesten Abstand zum

Messpunkt. Nach wenigen Sekunden überquert das Flugzeug den kürzesten Abstand. Danach wird

der Abstand zwischen Flugzeug und Messpunkt wieder größer. Die Frequenz des Fanlärms sinkt. Bei

ca. 18 Sekunden erreicht dieser Frequenzberg sein Wendepunkt und der weitere Verlauf wird flacher.

Ab ca. 25 Sekunden wird dieser Frequenzberg deutlich schwächer und ab 30 Sekunden fast gar nicht

mehr sichtbar. Zudem ist der Verlauf zunehmend flacher. Der Verlauf dieser tonalen Komponente ist

aufgrund des Dopplereffekts zu erklären.

Fanlärm

Strahllärm

36

Abb. 4.16: v erschiedene Startphasen des A319 (Matlab)

Die nächste Abbildung (4.16) zeigt Spektren vom Airbus A319 (File 0152) aus unterschiedlichen

Startphasen des Flugzeugs. In der 1. Startphase (0-10 Sekunden) hat der Fanlärm bei der Frequenz

von 3000 Hz den höchsten Peak. Danach (2. und 3. Startphase: 10-20 Sekunden und 20-30

Sekunden) verbreitert und verkleinert sich der Peak und nach einiger Zeit (4. Startphase: 30-40

Sekunden) kann man den Peak kaum vom restlichen Schwanken unterscheiden. Zeitgleich kann man

beobachten, dass der Peak des Fanlärms von 3000 Hz (1. Startphase: 0 – 10 Sekunden) auf 2000 Hz

(4.Startphase: 30 – 40 Sekunden) absinkt. Den selben Ablauf sieht man auch im Spectrogram (Abb.:

4.15).

In der 1. Startphase sind zwischen 1000 und 2500 Hz die Frequenzberge aus dem Spectrogram zu

erkennen. Die Schwankungen werden von einer unbekannten Lärmquelle des Flugzeugs verursacht.

In der 2. Startphase vermischen sich diese Frequenzberge, die Peaks verschwinden und nach

weiterer Zeit kann man sie nicht mehr sehen. Es beginnt die Verschiebung der Gewichtung von den

Lärmkomponenten. Die Lärmkomponenten, die sich vorwiegend nach Vorne ausbreiten, werden

schwächer. Gleichzeitig werden die Lärmkomponenten, die sich vorwiegend nach Hinten ausbreiten,

stärker. Ab 20 Sekunden treten die Frequenzberge vom Strahllärm in den Bereich Null bis 1000 Hz

auf. Sie sind breiter als die Frequenzberge von den vorderen Lärmkomponenten. Ab 30 Sekunden

flachen sie ein wenig ab. Nach 50 Sekunden ist der Schalldruckpegel des Strahllärms bei etwa 45 dB

(A).

Fan

Fan

Strahl

vermutlich Drehzahlordnung

Auswertung A-Bewertung

37

Abb. 4.17: über die Gesamtzeit (ca. 37 sek. ) gemitteltes A-bewertendes Amplitudenspektrum A340-300 (Files0230)

Abb. 4.18: gemitteltes A-bewertetes und linear gemitteltes Amplitudenspektrum des A340-300 (Files0230) im Vergleich

Fanlärm

Strahllärm

Fanlärm

Strahllärm

38

Um einen Vergleich zwischen zwei unterschiedlich großen Flugzeugen zu haben, wird zusätzlich eine

Aufnahme von einem Airbus A340-300 (File 0230) ausgewertet. In den Abbildungen 4.17 und 4.18

werden die Spektren (Mittelung über die Gesamtzeit der Aufnahme) gezeigt. Die Grafiken zeigen

ähnliche Spektren, wie die des Airbus A319. Auch von dieser Aufnahme werden Spektren von

unterschiedlichen Startphasen gezeigt (Abb. 4.19). Im Gegensatz zu dem Peak des Fanlärms aus der

Aufnahme des Airbus A319, ist der Peak des Fanlärms (3500 Hz) vom Airbus A340-300 10 dB kleiner

(1. Flugphase). Ab 8 Sekunden erkennt man eine Verbreiterung und Abflachung des Peaks vom

Fanlärm. In der Flugphase von 16 bis 24 Sekunde sieht man den Frequenzberg des Fanlärms bei

2500 Hz. Der Peak ist nur noch knapp 5 dB hoch. Nach 24 Sekunden ist der Frequenzberg kaum

noch von den anderen Schwankungen des Spektrums zu unterscheiden.

Des Weiteren bilden sich ab 8 Sekunden die ersten Frequenzberge des Strahllärms. Über die Zeit

von16 Sekunden sinkt der Schalldruckpegel dieser Frequenzberge. Nach ca. 30 Sekunden haben die

Frequenzberge noch einen Schalldruckpegel von über 55 dB.

Zudem erstrecken sich in der ersten Startphase, in dem Bereich von 1000 bis 2500 Hz, zahlreiche

Peaks von einer unbekannten Lärmquelle des Flugzeugs. Das Gleiche sieht man in der Startphase 24

bis 32 Sekunden. Dort erkennt man bei 4500 Hz weitere Frequenzberge. Diese Peaks sind ebenfalls

auf eine unbekannte Lärmquelle des Flugzeugs zurück zuführen.

Abb. 4.19: v erschiedene Startphasen des A340-300 (Matlab)

Insgesamt ist der Schalldruckpegel aus der Aufnahme des Airbus A340-300 (File 0230) in der A-

Bewertung um fast elf dB höher (82,3 dB) und in der unbewertenden sogar um 13 dB höher (93,3 dB)

als der Schalldruckpegel aus der Aufnahme des Airbus A319 (File0152).

Den erhöhten Schalldruckpegel verdeutlicht auch das Spectrogram in der Abbildung 4.20. Hier sieht

man, dass sich das Farbspektrum deutlich ins Rote neigt und die Mehrheit der Frequenzen über 60

Fan

Fan

Strahl


Auswertung A-Bewertung

39

dB erreichen. Besonders in den niedrigen Frequenzbereichen werden deutlich die 80 dB

überschritten.

Abb. 4.20: Spectrogram des Airbus A340-300

PAK Mit der Software PAK werden im Folgenden verschiedene Parameter der Frequenzanalyse verwendet

und verändert. Dadurch bekommt man viele verschiedene grafische Ergebnisse. Zur Au swertung von

den aufgenommenen wav-Dateien benötigt man eine Aufnahme eines Kalibriersignals, um den

Kalibrierfaktor zu bestimmen. Diesen Faktor kann man im Modifikator unter Kalibrierung eintragen.

Zudem kann man im Modifikator die Abtastrate (gleiche Werte wie die Aufnahme), sowie die

Parameter der FFT und der Psychoakustik ändern.

Als Zeitblock wählt man den APS (Auto Power Spektrum) aus. Als Analyseparameter kann man die

Blockgröße, Fenstersteuerung und Mittelung ändern. Das Hanningfenster hat sich ideale

Fensterfunktion durchgesetzt. Unter den Führungsparameter wird die Zeit als Führung und eine Dauer

von 100 s gewählt. Als ideale Ergänzung wird die Blockdauer aus den FFT-Parametern in dem

Führungsparameter „Schrittweite“ kopiert.

Unter der Psychakustik werden alle Parameter, Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit und Schwankung

ausgewählt. Die Schärfeberechnung wird nach Widmann durchgeführt.

Im Menü Grafikdefinition kann man gewünschte Grafikblattvorlagen auswählen. Außerdem ist die

Möglichkeit vorhanden neue Grafikblattvorlagen zu erstellen. Zur Auswertung werden verschiedene

Grafikblattvorlagen verwendet. In der ersten Vorlage wird eine Grafik mit dem Schalldruckpegel über

Fanlärm

Strahllärm

40

die Zeit verwendet. Hierbei konnte man verschiedene Parameter zur Auswertung einstellen. Unter

anderen kann man zwischen verschiedenen Grafiktypen wählen, wie zum Beispiel APS

(Autopowerspektrum) und Oktaven. Zusätzlich ist die Möglichkeit vorhanden gewünschte

Zeitabschnitte darstellen zulassen. Bei der Auswahl vom Grafiktyp Oktave kann man zwischen einer

Oktave bis 1/24 Oktaven auswählen. Außerdem besteht die Möglichkeit die Terzparameter zu

verändern (Anzahl der zu berechnenden Linien pro Oktave und eine Überlappung). Zusätzlich kann

man sich in diesen Grafiktypen die Maximalwerte der A-Bewertung, C-Bewertung und lineare

Bewertung darstellen lassen.

In der zweiten Vorlage werden eine 3D-Grafik (Frequenz von den Schalldruckpegeln über die Zeit)

und zwei 2D-Grafiken (Schalldruckpegel über Zeit, Frequenz über Schalldruck) verwendet, wobei die

3D-Grafik am aussagekräftigsten ist. Zwischen der 3D-Grafik und der 2D-Grafik (Schalldruckpegel

über Zeit) kann man erkennen, zu welchem Zeitpunkt bestimmte Schalldruckpegel vorhanden sind

und andersrum zu welchem Zeitpunkt welche Frequenzen hohe Schalldruckpegel haben. Durch eine

Verkettung der zweiten 2D-Grafik (Frequenz über Schalldruck) und der 3D-Grafik, kann man zu den

gewählten Zeitpunkten, den Verlauf des Schalldrucks über die Frequenz ersehen.

Des Weiteren werden zwei weitere Grafikvorlagen (2D-Grafik und 3D-Grafik) verwendet, in dem die

psychoakustische Größe Lautheit dargestellt wird. In der 2D-Grafik wird die Lautheit über die Tonheit

gezeigt. Die 3D-Grafik stellt die Veränderung der Lautheit zur Tonheit über die Zeit dar. Beide

Grafiken sollen die Empfindung des Menschen auf die Lautheit des Lärms wiedergeben.

Grafik aus PAK Zur Auswertung werden ebenfalls die Aufnahmen des A319 (File0152) und A340-300 (File0230)

verwendet. Die Spektren (1. Grafikvorlage) des Airbus A319 und A340-300 werden über zehn

Sekunden gemittelt, d.h. es sind insgesamt fünf Mittelungen, bzw. beim A340-300 sind es vier

Mittelungen, in einem Spektrum zu sehen sein, die die unterschiedlichen Startphasen des Flugzeugs

wiedergeben. Das Spektrum wird zudem in vier unterschiedlichen Blockgrößen (1024 Hz, 2048 Hz,

4096 Hz und 16384 Hz) dargestellt. Wobei jedoch die höchste Auflösung (16384 Hz) bei den

Abbildungen 4.24 und 4.28 wegen der zu niedrigen Frequenzauflösung (siehe Tabelle 4.1) zu einer

schwierigeren Auswertung führt.

Blockgröße [Hz] ∆f [1/s] T [s]

mögliche Mittelungen bei

10s 1024 43,07 0,023 428 2048 21,53 0,046 241 4096 10,77 0,082 107

16384 2,69 0,37 27 Tabelle 4.1: Frequenzauflösung

In den Spektren (Abb.: 4.21, 4.22 und 4.23) des Airbus A319 sieht man bei der schwarzen Startphase,

im Bereich der 3000 Hz (Blattfolgefrequenz), einen deutlichen Peak, welcher durch die Fans der

Triebwerke verursacht wird. Mit der Zeit wird die Frequenz des Fans tiefer und der Peak kleiner. In der

rosanen Startphase erstreckt sich dieser Peak zwischen 2200 Hz und 3000 Hz. Diese Breite ist auf

die Frequenzverschiebung des Fanlärms und die zeitliche Mittelung zurückzuführen. In der blauen

Phase erreicht der Fan die tiefste Frequenz, bevor sie komplett verschwindet.

41

Im Bereich von 200 bis 500 Hz sind weitere Peaks in der hellgrünen, blauen und dunkelgrünen Phase

zu sehen. Diese werden vom Strahllärm verursacht. Insgesamt hat der Strahllärm beim Starten eines

Flugzeugs den höchsten Schalldruckpegel.

Die Peaks in den Bereichen 1200 bis 2500 Hz und um 4500 Hz werden von einer unbekannten

Lärmquelle erzeugt.

0 1000 2000 3000 4000 5000 [H z]0

10

20

30

40

50

60

70

80[ dB]

dB(li

n)dB

(A)

Schalldruck

Aquisi tion: 17:46:28h 23.03.2009


Format : 1Spec_x_Kurven_arimont/1x2D_mehrere_kurven_mit_fuehrung.pak_f ly arim ont /mat lab/f ile0152_Blockgröß e_1024

Resoluti on: 43.0664 [Hz ] Cal. :0.3409 [V/dB(A)] AVG:()

Fluglaerm ( file0152_Blockgröße_1024)APS t_AVG=0-10 s Lp= 72.7dB Lp(A)= 66.9dB( file0152_Blockgröße_1024)APS t_AVG=10-20 s Lp= 82 .2dB Lp(A)= 77.5dB( file0152_Blockgröße_1024)APS t_AVG=20-30 s Lp= 83.1dB Lp(A)= 73.2dB( file0152_Blockgröße_1024)APS t_AVG=30-40 s Lp= 79 .3dB Lp(A)= 61.4dB( file0152_Blockgröße_1024)APS t_AVG=40-50 s Lp= 76.1dB Lp(A)= 55.8dB

www.muell erbbm-vas.de PAK 5.3

Frequenz

Abb. 4.21: v erschiedene Startphasen des A319 (PAK), schmalbandige Auswertung (∆f = 43,07 Hz)

Fan Fan

Fan


Strahl

Fan




42

0 1000 2000 3000 4000 5000 [H z]0

10

20

30

40

50

60

70

80[ dB]

dB(li

n)dB

(A)

Schalldruck

Aquisi tion: 17:46:28h 23.03.2009




Fluglaerm ( file0152_Blockgröße_2048)APS t_AVG=0-10 s Lp= 73.7dB Lp(A)= 67.0dB( file0152_Blockgröße_2048)APS t_AVG=10-20 s Lp= 82 .4dB Lp(A)= 77.5dB( file0152_Blockgröße_2048)APS t_AVG=20-30 s Lp= 83 .8dB Lp(A)= 73.2dB( file0152_Blockgröße_2048)APS t_AVG=30-40 s Lp= 80 .5dB Lp(A)= 61.0dB( file0152_Blockgröße_2048)APS t_AVG=40-50 s Lp= 77 .3dB Lp(A)= 55.3dB


Frequenz


0 1000 2000 3000 4000 5000 [H z]0

10

20

30

40

50

60

70

80[ dB]

dB(li

n)dB

(A)

Schalldruck

Aquisi tion: 17:46:28h 23.03.2009




Fluglaerm ( file0152_Blockgröße_4096)APS t_AVG=0-10 s Lp= 74.2dB Lp(A)= 66.9dB( file0152_Blockgröße_4096)APS t_AVG=10-20 s Lp= 82 .5dB Lp(A)= 77.4dB( file0152_Blockgröße_4096)APS t_AVG=20-30 s Lp= 83 .8dB Lp(A)= 73.1dB( file0152_Blockgröße_4096)APS t_AVG=30-40 s Lp= 80 .9dB Lp(A)= 60.9dB( file0152_Blockgröße_4096)APS t_AVG=40-50 s Lp= 77 .9dB Lp(A)= 55.3dB


Frequenz


Fan Fan Fan

Strahl

Fan



Fan Fan Fan

Strahl

Fan







43

0 1000 2000 3000 4000 5000 [H z]0

10

20

30

40

50

60

70

80[ dB]

dB(li

n)dB

(A)

Schalldruck

Aquisi tion: 17:46:28h 23.03.2009




Fluglaerm ( file0152_Blockgröße_16384)APS t_AVG=0-10 s Lp= 74.1dB Lp(A)= 66.8dB( file0152_Blockgröße_16384)APS t_AVG=10-20 s Lp= 82.5dB Lp(A)= 77.3d B( file0152_Blockgröße_16384)APS t_AVG=20-30 s Lp= 83.8dB Lp(A)= 73.2d B( file0152_Blockgröße_16384)APS t_AVG=30-40 s Lp= 80.6dB Lp(A)= 60.9d B( file0152_Blockgröße_16384)APS t_AVG=40-50 s Lp= 77.5dB Lp(A)= 55.1d B


Frequenz


Die Spektren (Abb.: 4.25, 4.26 und 4.27) des Airbus A340-300 zeigen einen ähnlichen Verlauf wie die

Spektren des Airbus A319. Es gibt wenige Unterschiede zwischen den Spektren.

Die Flugphase des Airbus A340-300 sind in 4 Mittelungen unterteilt. Der Fanlärm hat seinen Peak bei

ca. 3500 Hz (Blattfolgefrequenz) in der schwarzen Phase. Dieser Peak hat sich in der rosanen

Startphase verbreitet und etwas abgeflacht. Dies ist wieder auf die Frequenzverschiebung des

Fanlärms und gleichzeitiger Mittelung zurück zuführen. Bei 2200 Hz hat der Peak des Fanlärms in der

blauen Phase die niedrigste Frequenz erreicht.

In niedrigen Frequenzbereichen, unter 500 Hz, sind die Frequenzberge des Strahllärms. Auch beim

A340-300 hat der Strahllärm den höchsten Schalldruckpegel. In der rosanen Startphase hat der

Strahllärm sein Maximum. In der blauen Phase, nach 40 Sekunden, beträgt der Schalldruckpegel des

Strahllärms noch über 60 dB.

Des Weiteren werden die Frequenzberge in den Bereichen 1000 bis 2000 Hz und um die 4500 Hz von

einer unbekannten Lärmquelle des Flugzeugs verursacht.

Fan

Fan



44

0 1000 2000 3000 4000 5000 [H z]0

10

20

30

40

50

60

70

80[ dB]

dB(li

n)dB

(A)

Schalldruck

Aquisi tion: 11:57:11h 04.06.2009




Fluglaerm( file0230_Blockgröße_1024)APS t_AVG=0-10 s Lp= 87.7dB Lp(A)= 78.7dB( file0230_Blockgröße_1024)APS t_AVG=10-20 s Lp= 89 .3dB Lp(A)= 83.5dB( file0230_Blockgröße_1024)APS t_AVG=20-30 s Lp= 89 .7dB Lp(A)= 69.3dB( file0230_Blockgröße_1024)APS t_AVG=30-40 s Lp= 89 .7dB Lp(A)= 65.1dB


Frequenz

Abb. 4.25: verschiedene Startphasen des A340-300 (PAK), schmalbandige Auswertung (∆f = 43,07 Hz)

0 1000 2000 3000 4000 5000 [H z]0

10

20

30

40

50

60

70

80[dB]

dB(li

n)dB

(A)

Schalldruck

Aquisit ion: 11:57:11h 04.06.2009

ht tp:/ /if s.mv. fh-duessel dorf.de 09.06.2009 17:26:27h

Format : 1Spec_x_Kurven_arimont/1x2D_mehrere_kurven_mi t_fuehrung.pak_f ly arimont /mat lab/ file0230_B lockgröße_2048

Resolution: 21.5332 [Hz] Cal. :0.4935 [V/dB(A)] AVG:()

Fluglaerm( file0230_Blockgröße_2048)APS t_AVG=0-10 s Lp= 88.7dB Lp(A)= 78.7d B( file0230_Blockgröße_2048)APS t_AVG=10-20 s Lp= 89.7dB Lp(A)= 83.6dB( file0230_Blockgröße_2048)APS t_AVG=20-30 s Lp= 90.5dB Lp(A)= 68.9dB( file0230_Blockgröße_2048)APS t_AVG=30-40 s Lp= 90.6dB Lp(A)= 63.6dB

www.muellerbbm -vas.de PAK 5.3

Frequenz


Fan

Fan

Fan

Strahl



Fan

Fan

Fan

Strahl







45

0 1000 2000 3000 4000 5000 [H z]0

10

20

30

40

50

60

70

80[dB]

dB(li

n)dB

(A)

Schalldruck

Aquisit ion: 11:57:11h 04.06.2009

ht tp:/ /if s.mv. fh-duessel dorf.de 09.06.2009 17:26:57h

Format : 1Spec_x_Kurven_arimont/1x2D_mehrere_kurven_mi t_fuehrung.pak_f ly arimont /mat lab/ file0230_B lockgröße_4096

Resolution: 10.7666 [Hz] Cal. :0.4935 [V/dB(A)] AVG:()

Fluglaerm( file0230_Blockgröße_4096)APS t_AVG=0-10 s Lp= 89.3dB Lp(A)= 78.6d B( file0230_Blockgröße_4096)APS t_AVG=10-20 s Lp= 89.8dB Lp(A)= 83.6dB( file0230_Blockgröße_4096)APS t_AVG=20-30 s Lp= 90.8dB Lp(A)= 68.7dB( file0230_Blockgröße_4096)APS t_AVG=30-40 s Lp= 91.1dB Lp(A)= 63.3dB

www.muellerbbm -vas.de PAK 5.3

Frequenz


0 1000 2000 3000 4000 5000 [H z]0

10

20

30

40

50

60

70

80[ dB]

dB(li

n)dB

(A)

Schalldruck

Aquisi tion: 11:57:11h 04.06.2009




Fluglaerm( file0230_Blockgröße_16384)APS t_AVG=0-10 s Lp= 88 .9dB Lp(A)= 78.7dB( file0230_Blockgröße_16384)APS t_AVG=10-20 s Lp= 89.7dB Lp(A)= 83.6d B( file0230_Blockgröße_16384)APS t_AVG=20-30 s Lp= 91.0dB Lp(A)= 68.6d B( file0230_Blockgröße_16384)APS t_AVG=30-40 s Lp= 90.8dB Lp(A)= 63.2d B


Frequenz


Fan

Fan

Fan

Strahl



Fan

Fan





46

In der Abbildung 4.29 werden die Spektren von beiden Flugzeugen (A319 und A340-300) über die

gesamte Zeit zum Vergleich dargestellt. Man sieht, dass der Verlauf beider Spektren sich ähnelt. So

haben beide den maximalen Schalldruckpegel im Bereich von 200 Hz bis 800 Hz (Strahllärm) und bei

etwa 3000 Hz einen gut ausgeprägten Peak (Fanlärm).

Der Schalldruckpegel des Airbus A340-300 hat im Gegensatz zum Airbus A319 in der A-Bewertung

einen um fast 9 dB höheren Wert und in der linearen Bewertung sogar einen um mehr als 10 dB

höheren Wert. Diese Unterschiede der Schalldruckpegel zwischen beiden Flugzeuge werden mit den

Werten aus der Auswertung mit Matlab bestätigt.

Ein Unterschied von Zehn dB wird etwa doppelt bzw. halb so laut wahrgenommen. So müsste die

Passagieranzahl des Airbus A340-300 mehr als doppelt so hoch sein, wie die Passagieranzahl im

Airbus A319, damit der höhere Schalldruckpegel des A340-300 zum Schalldruckpegel des A319

ausgeglichen ist. Nach dem Datenblatt /31/ der Flotte von Lufthansa kann der Airbus A319 maximal

132 Passagiere befördern. Der Airbus A340-300 kann 247 Passagiere befördern und somit etwas

weniger als das Doppelte vom A319. Der höhere Schalldruckpegel des A340-400 zeit, das größere

Flugzeuge lauter sind als Kleinere.

0 1000 2000 3000 4000 5000 [H z]10

20

30

40

50

60

70[ dB]

dB(li

n)dB

(A)

Schalldruck

Aquisi tion: 17:46:28h 23.03.2009




Fluglaerm( file0152_Blockgröße_4096)APS t_AVG=Min-Max s Lp= 80.5dB Lp(A)= 71.5d B( file0230_Blockgröße_4096)APS t_AVG=Min-Max s Lp= 90.3dB Lp(A)= 79.1d B


Frequenz

Abb. 4.29: Vergleich zwischen A319 und A340-300 (PAK)

Fanlärm

Strahllärm



47

Die 2. Grafikvorlage zeigt in der 3D-Grafik einen ähnlichen Verlauf wie die Abbildungen 4.15 und 4.20.

So kann man in beiden Abbildungen (4.30 und 4.31) die Veränderung des Schalldruckpegels zur

Frequenz und über die Zeit ablesen.

In der unteren 2D-Grafik sieht man den zeitlichen Verlauf des Schalldruckpegels. Beim Airbus A319

(Abb. 4.30) ist der maximale Schalldruckpegel (ca. 85 dB) nach 20 Sekunden (optische Überquerung

der Messstelle) erreicht. Der maximale Schalldruckpegel des Airbus A340-300 liegt bei knapp 95 dB.

Wann dieser Schalldruckpegel zeitl ich erreicht wird, kann man in der unteren Grafik (Abb. 4.31) nicht

eindeutig erkennen. Vermutlich ist der maximale Schalldruckpegel wie beim A319 bei dem optischen

Überqueren (15 Sekunden) der Messstelle erreicht worden.

Die rechte 2D-Grafik zeigt die Frequenz über den Schalldruckpegel. Man sieht in beiden Abbildungen

(11.30 und 11.31), dass die niedrigen Frequenzen (Strahllärm) den höchsten Schalldruckpegel

ereichen.

0 10 20 30 40 50 60s

0

1000

2000

3000

4000

5000Hz

0

1 0

20

30

40

50

60

70

dBRMS

0

10 00

2000

3000

4000

5000Hz

0 10 20 30 40 50 60 70 80

dBR MS

0 10 20 30 40 50s10

3050

7090

dB RMS

Gesamt pege l

P AK 5.4 www.mue llerbbm-v as.de

Editors: 3_D_standard_040609/Page 1/3D_Standard040609.pak_flyarim ont /PA K/MES SDA TEN/mat lab/f ile0152_Blockgröße_4096

Kal. : 0.3409V/Freq.-Sp. : 17226.6Hz; Mean: 8613.28HzN_FL: 1 601; N_B LK: 4096; DF: 10.7666HzAVG: ; OVL: % ; WI N: HanningAcquisiti on: 23.03.2009 17:46:28

AP S Max imum

http://ifs.mv.fh-due sseldor f.de/Strömungstechn ik und Akustik

arimont 03.08.2009 17:02:16 h

1345. 8 H z 74. 995 dB(A ) 753.7 Hz 73 .704 dB(A) 1302. 8 H z 73. 432 dB(A ) 473.7 Hz 73 .061 dB(A)

Fl ugl aerm

Fachhochschule D üs seldorfF H D

Abb. 4.30: v erschiedene Auswertungen des A319 (PAK)

optische Passierung der Messstelle

Strahllärm

Fanlärm


http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/

48

0 10 20 30 40s

0

1000

2000

3000

4000

5000Hz

0

1 0

20

30

40

50

60

70

dBRMS

0

10 00

2000

3000

4000

5000Hz

10 20 30 40 50 60 70 80 90

dBR MS

0 10 20 30s10

3050

7090

dB RMS

Gesamt pege l

P AK 5.4 www.mue llerbbm-v as.de

Editors: 3_D_standard_040609/Page 1/3D_Standard040609.pak_flyarim ont /PA K/MES SDA TEN/mat lab/f ile0230_Blockgröße_4096

Kal. : 0.4935V/Freq.-Sp. : 17226.6Hz; Mean: 8613.28HzN_FL: 1 601; N_B LK: 4096; DF: 10.7666HzAVG: ; OVL: % ; WI N: HanningAcquisiti on: 04.06.2009 11:57:11

AP S Max imum

http://ifs.mv.fh-due sseldor f.de/Strömungstechn ik und Akustik

arimont 03.08.2009 17:03:02 h

376.8 Hz 81 .342 dB(A) 344.5 Hz 77 .12 dB(A) 3046. 9 H z 77. 098 dB(A ) 2982. 3 H z 77. 085 dB(A )

Fl ugl aerm

Fachhochschule D üs seldorfF H D

Abb. 4.31: v erschiedene Auswertungen des A340-300 (PAK)

Die Abbildungen 4.32 und 4.33 zeigen die spezifische Lautheit über die Tonheit.

Beim Airbus A319 (Abb.: 4.32) l iegt die höchste spezifische Lautheit (ca. 6 Sone) in der grünen

Startphase des Flugzeugs. Sie liegt bei etwa 1 bis 2 bark. Das bedeutet, dass der Strahllärm auch die

lauteste Lärmquelle des Flugzeugs ist. Dagegen ist die Lautheit in der roten Startphase, in der der

Schalldruckpegel des Fanlärms dominiert, recht niedrig.

Auch beim Airbus A340-300 hat die Lautheit des Strahllärms in der grünen Phase mit fast 7,5 Sone

den höchsten Wert (Abb.: 4.33). In diese Abbildung sieht man, dass der Fanlärm des A340-300 in der

schwarzen Phase, im Gegensatz zum A319, einen ausgeprägten Peak (Fanlärm) besitzt. Der Peak

erreicht bei einer Tonheit von ca. 16 Bark eine Lautheit von fast 6 Sone.

optische Passierung der Messstelle

Strahllärm

Fanlärm



49

0 5 10 15 20 25 [bark]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10[s one/bark]Spez. Lautheit

Aq uisition : 17 :46 :28h 23. 03. 200 9

http ://if s.mv.f h-d uess eldo rf.d e 09 .06 .20 09 1 7:4 1:3 9h

Fo rm at: lau the it_Kur ven_ arimont/1 x2D_la uth eit_m it_ fue hru ng.p ak_ fly a rimo nt/ma tlab/f ile01 52_ Blo ckgr öße_4 096

Re solut ion: [bar k] Ca l.:0. 340 9 [V/so ne /ba rk] AVG :( )

Fluglaerm(f ile0152_Blockgröße_4096)Spez. Lauthei t t_AVG=0-8 s L p= dB Lp(A)=d B(f ile0152_Blockgröße_4096)Spez. Lauthei t t_AVG=8-16 s L p=dB Lp(A)=d B(f ile0152_Blockgröße_4096)Spez. Lauthei t t_AVG=16-24 s Lp=dB Lp(A)=d B(f ile0152_Blockgröße_4096)Spez. Lauthei t t_AVG=24-32 s Lp=dB Lp(A)=d B

www.mue llerb bm-va s.d e PAK 5.3

Abb. 4.32: spezifische Lautheit über Tonheit des A319 (PAK)

0 5 10 15 20 25 [bark]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10[s one/bark]Spez. Lautheit

Aq uisition : 11 :57 :1 1h 04. 06. 200 9

http ://if s.mv.f h-d uess eldo rf.d e 09 .06 .20 09 1 7:4 2:2 3h

Fo rm at: lau the it_Kur ven_ arimont/1 x2D_la uth eit_m it_ fue hru ng.p ak_ fly a rimo nt/ma tlab/f ile02 30_ Blo ckgr öße_4 096

Re solut ion: [bar k] Ca l.:0. 493 5 [V/so ne /ba rk] AVG :( )

Fluglaerm(f ile0230_Blockgröße_4096)Spez. Lauthei t t_AVG=0-8 s L p= dB Lp(A)=d B(f ile0230_Blockgröße_4096)Spez. Lauthei t t_AVG=8-16 s L p=dB Lp(A)=d B(f ile0230_Blockgröße_4096)Spez. Lauthei t t_AVG=16-24 s Lp=dB Lp(A)=d B(f ile0230_Blockgröße_4096)Spez. Lauthei t t_AVG=24-32 s Lp=dB Lp(A)=d B

www.mue llerb bm-va s.d e PAK 5.3

Abb. 4.33: spezifische Lautheit über Tonheit des A340-300 (PAK)

Beide 3D-Grafiken (Abbildungen 4.34 und 4.35) zeigen Veränderung der Lauheit zur Tonheit über die

Zeit. Dabei erkennt man, dass bei beiden Flugzeugen die höchste Lautheit beim optischen

Überqueren der Messstelle erreicht wird. Zudem erkennt man hier, dass die höchste Lautheit bei

niedriger Tonheit vorhanden ist. Hauptverursacher ist der Strahllärm.

Tonheit

Tonheit

Strahllärm

Strahllärm

Fanlärm





50

0 10 20 30 40 50 60s

0

5

10

15

20

bark

0

1

2

3

4

5

6

sone/ barkSpitze

P AK 5.4 www .muellerbbm-vas.d e

Editors : Default/St andard /1x 3D_lautheit .pak _flyarimont /PAK/MESSDATEN/matlab/ file0152_ideal

Kal.: 0.3409V/Freq.-Sp.: H z; Mean: HzN_FL: ; N _BLK: ; DF: H zAVG: ; OVL: %; WIN : Acquis ition: 23. 03.2009 17: 46:28

http :/ /i fs.mv.fh-duesseldor f.de/Strömungstechn ik und Akusti k

arimont 05.06.2009 11 :1 8:51 h

Fach hoc hschu le Dü sseld orfF H D

Abb. 4.34: Änderung der spezifische Lautheit zur Tonheit über die Zeit des A319 (PAK)

0 10 20 30 40 s

0

5

10

15

20

bark

0

1

2

3

4

5

6

7

sone/barkS pi tze

PAK 5.4 ww w.muellerbb m-vas.de

Editors : 3_D_lautheit _arimont/S tandard /1x3D_lautheit.pak_flyarimont /PAK/MESSDATEN/mat lab /file0230_B lockgröße_ideal

Kal.: 0.4935V/Freq.-Sp.: Hz; Mean: HzN _FL: ; N _B LK: ; DF: H zAVG: ; OVL: %; WI N: Acqui sition: 04.06. 2009 11:57:11

h ttp:// ifs.mv.fh-d uesseldorf.de/Strö mungste chni k und Akustik

arimont 05.06.2 009 11:30:32 h

Fach hoch schu le Dü sseldo rfF H D

Abb. 4.35: Änderung der spezifische Lautheit zur Tonheit über die Zeit des A340-300 (PAK)

Strahllärm

Strahllärm





51

5 Lärmmessungen am Flughafen Düsseldorf Die Berechnungen des Fluglärms, zum Zweck von Untersuchungen im Thema Unwelteinflüsse durch

Lärm, sind durch gesetzliche Verordnungen geregelt. Am 30.12.2008 wurde erst eine neue

Verordnung veröffentlich, in der gesagt wird, welche Durchführungen zum Schutz der Anwohner

gegen Fluglärm umgesetzt werden müssen. Hinzu wurden die Datenerfassung und das

Berechnungsverfahren für die Festsetzungen von Lärmschutzbereichen bestimmt. /101/

Durch Recherche wurden Messwerte vom Düsseldorfer Flughafen International und beim Deutschen

Fluglärmdienst e.V. gefunden. Diese Messungen sind aus der Zeit vor der neuen Verordnung und sind

somit nicht nach den neuen Bestimmungen durchgeführt.

5.1 Offizielle Messorte und Messwerte des Flughafens Der Flughafen Düsseldorf führt in benachbarten Städten und Stadtteilen, die im Bereich der An- und

Abflugrouten liegen, permanente Lärmmessungen und -kontrollen durch. Die Fluglärmmessanlage

besteht aus fest installierten Messstationen. Die Lage der Messstationen wurde in Absprache mit den

umliegenden Kommunen festgelegt. Die Ergebnisse der Lärmmessungen werden regelmäßig der

Fluglärmkommission, in der die Kommunen vertreten sind, vorgestellt. Im folgenden Bild (Abb. 5.1)

sind die offiziellen Messorte dargestellt, an denen Lärmmessungen vom Flughafen durchgeführt

werden. Wichtige und hier im Bericht relevante Messpunkte sind Messort 1 (Lohausen) und Messort 8

(Lohausen-Nord). Dort werden die höchsten Lärmmesswerte von Flugzeugen gemessen /32/.

Abb. 5.1: Messorte in der Umgebung des Düsseldorfer Flughafens (Quelle: http://www.duesseldorf-international.de/dus/laermmessungen/)

Messwerte der Messpunkte 1 und 8 Der Düsseldorfer Flughafen gibt monatlich Messwerte von den gesamten Messpunkten als pdf-Format

zum Download frei /32/.

Durch das Anklicken der Punkte auf der Grafik der Homepage /32/ bekommt man eine grobe

Übersicht (Abb. 5.2 und Abb. 5.3) der Lärmmessungen vom jeweiligen aktivierten Messort.

http://www.duesseldorf-international.de/dus/laermmessungen/

52

Abb. 5.2: Messwerte Lohausen

Abb. 5.3: Messwerte Lohausen-Nord

5.2 Messungen Deutscher Fluglärmdienst e.V. Allgemein Der Deutsche Fluglärmdienst e.V. (DFLD) ist ein 2002 gegründeter, eingetragener gemeinnütziger

Verein, der sich für die quantitative Erfassung aller Emissionen des Luftverkehrs und deren

transparente Darstellung mit einer Langzeit-Archivierung engagiert. Unter Transparenz versteht der

DFLD die graphische und numerische Darstellung der Emissionswerte der einzelnen

Flugbewegungen im Gegensatz zu Langzeit-Durchschnittsswerten wie sie bei dem Dauerschallpegel

erhoben werden. Das Fluglärmgesetz schreibt z.B. eine Mittelung über die 6 verkehrsreichsten

Monate vor.

Auf europäischer Ebene hat der DFLD die European Aircraft Noise Services (EANS) gegründet. Der

DFLD ist Mitglied in der Bundesvereinigung gegen Fluglärm und der Union Européenne contre les

Nuisances des Avions /33/.

*) alle Messwerte der Starts 23L und 23R und aller Landungen 05R **) alle Starts 23L und 23R und alle Landungen 05R Ansprechschwelle: 75 dB(A)

*) alle Messwerte der Starts 23L und 23R und aller Landungen 05R **) alle Starts 23L und 23R und alle Landungen 05R Ansprechschwelle: 75 dB(A)

53

Messwerte Der DFLD betreibt etwa 280 Fluglärm-Messstationen, davon 40 im Auftrag von Städten und

Gemeinden. In 13 Regionen werden auch Flugspuren erfasst, archiviert und mit den Fluglärmdaten

verknüpft.

Für den Düsseldorfer Flughafen gibt es zehn Messstationen, von denen vier Stationen stillgelegt sind.

Außerdem werden Flugspuren von den Starts und Landungen erfasst und gespeichert. Die Messwerte

kann man sich als Tages-Statistik oder als Monats-Statistik anzeigen lassen. Als Beispiel werden

Monatsdiagramme von Oktober 2008 und Tagesdiagramme vom 20.10.2008 dargestellt /34/.

Anzahl erkannte r Überflüge pro Tag

0

20

40

60

80

100

120

140

160

01.10

.2008

03.10

.2008

05.10

.2008

07.10

.2008

09.10

.2008

11.10

.2008

13.10

.2008

15.10

.2008

17.10

.2008

19.10

.2008

21.10

.2008

23.10

.2008

25.10

.2008

27.10

.2008

29.10

.2008

31.10

.2008

Datum

An

zahl

Üb

erflü

ge

Anzahl Tag (06:00- 18:00)

Anzahl Tagesrand(18:00 - 22:00)

Anzahl Nacht(22:00 - 06:00)

Abb. 5.4: Überflüge v om Oktober 2008 (Quelle: Messwerte v on http://www.dfld.de/DFLD/index.htm)

In der Abbildung 5.4 sieht man die Anzahl der Überflüge über Düsseldorf Lohausen in drei zeitlichen

Abschnitten (Tag, Tagesrand und Nacht) unterteilt. Die Überflüge werden durch ein mathematisches

Verfahren berechnet. Dieses Verfahren erkennt allerdings nie 100% aller Überflüge korrekt.

Am ersten Tag des Monats Oktober wurden die meisten Überflüge (141) im Zeitraum „Tag“

wahrgenommen, am 30.10. die wenigsten (55). Von den Nachtüberflügen wurden am letzten Tag die

meisten Überflüge (30) erfasst. Jedoch gab es fünf Tage an denen kein Nachtüberflug erkannt wurde.

Im Zeitraum „Tagesrand“ wurden jeweils, mit wenigen Ausnahmen, ca. 40 Überflüge registriert. Es

sind keine periodischen Wiederholungen erkennbar.

http://www.dfld.de/DFLD/index.htm

54

Dauerschallpegel Überflug

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

Ø Mon

at

02.10

.2008

04.10

.2008

06.10

.2008

08.10

.2008

10.10

.2008

12.10

.2008

14.10

.2008

16.10

.2008

18.10

.2008

20.10

.2008

22.10

.2008

24.10

.2008

26.10

.2008

28.10

.2008

30.10

.2008

Datum

Scha

llpeg

el L_Tag_ÜberL_Tagrand_ÜberL_Nacht_ÜberL_den_Über

Abb. 5.5: Dauerschallpegel Überflug Düsseldorf Lohausen Oktober 2008 (Quelle: Messwerte v on http://www.dfld.de/DFLD/index.htm)

In der Abbildung 5.5 werden die Dauerschallpegel der Überflüge dargestellt. Hierbei gehen nur die

oben aufgeführten Überflugereignisse (Abb. 5.4) in die Lärmberechnung ein, d.h. bei Stationen mit

schlechter Überflugerkennung ist die Anzahl der aufgenommenen Werte zu gering, um eine sinnvolle

Auswertung durchzuführen. Die Werte von L_den_Über werden nach der EU-Richtlinie /34/

gemessen. Des Weiteren enthalten die Werte nach EU-Richtlinie einen Tagesrand- (+5dB) und

Nachtaufschlag (+10dB).

Dauerschallpegel Gesamtlärm

45

50

55

60

65

70

75

80

Ø Mon

at

02.10

.2008

04.10

.2008

06.10

.2008

08.10

.2008

10.10

.2008

12.10

.2008

14.10

.2008

16.10

.2008

18.10

.2 008

20.10

.2008

22.10

.2008

24.10

.2008

26.10

.2 008

28.10

.2 008

30.10

.2 008

Datum

Scha

llpeg

el

Leq_Tag

Leq_TagrandLeq_NachtLeq_den

Leq_Ganztag

Abb. 5.6: Dauerschallpegel Gesamtlärm Düsseldorf Lohausen Oktober 2008 (Quelle: Messwerte v on http://www.dfld.de/DFLD/index.htm)



55

Die Messungen der Werte Leq_den aus der Abbildung 5.6 werden wie die Werte L_den_Über aus der

Abbildung 5.5 nach der EU-Richtlinie durchgeführt. Jedoch fl ießt hierbei der Gesamtlärm, unabhängig

von der Überflugerkennung, in die Lärmberechnung ein. Dazu ist zu beachten, dass auch z.B. ein

Rasenmäher in dieser Lärmbilanz enthalten sein kann.

Die Leq-Werte sind so genannte Energieäquivalente Dauerschallpegel Leq(3)1), und werden nach der

Formel 5.1 berechnet:

)10*1(log*101

10,1010

max,

∑=

=N

i

L

ieq

iAS

tT

L

Formel 5.1: Energieäquivalenter Dauerschallpegel Leq(3)

=eqL energieäquivalenter Dauerschallpegel im Bezugszeitraumes T (Näherungswert)

=T Bezugszeitraum (6.00 bis 22.00 Uhr, d. h. Tagzeit) (Durchschnittstag bezogen auf die sechs

verkehrsreichsten Monate eines Jahres)

=i laufender Index des einzelnen Lärmereignisses

=it ,10 Geräuschdauer des i-ten Lärmereignisses nach AzB - Anleitung zur Berechnung von

Lärmschutzbereichen an zivilen und militärischen Flugplätzen - (Zeitraum, in dem der

Schalldruckpegel LAS (t) um nicht mehr als 10 dB unter dem Schalldruckpegelmaximum LASmax des

Lärmereignisses liegt ("10dB-down-time"))

=iASL max, Maximalwert des Schalldruckpegels des i-ten Lärmereignisse s

1)Energieäquivalenter Dauerschallpegel Leq(3) /36/

Der energieäquivalente Dauerschallpegel ist der Schallpegel, den ein konstantes Dauergeräusch

haben müsste, um dieselbe Schallenergie zu liefern wie die tatsächlich auftretenden,

unterschiedlichen Einzelgeräusche während einer definierten Zeitperiode. International ist der Leq(3)

mit dem Halbierungsparameter q=3 ein gängiges Lärmmaß. Der Halbierungsparameter q=3 bedeutet

praktisch: Sofern der Flugzeugmix identisch bleibt und sich die Anzahl der Vorbeiflüge an einer

Messstelle verdoppelt, so steigt der Dauerschallpegel um 3 dB. Beim Halbieren der Anzahl der

Flugbewegungen fällt der Dauerschallpegel um 3 dB. Nach dem neuen Fluglärmgesetz sind die

Dauerschallpegel Leq(3) der sechs verkehrsreichsten Monate eines Jahres für Tag und Nacht separat

zu ermitteln.

56

Bei den Messungen der Dauerschallpegel von den Überflügen sind die Tageswerte, die Tagrandwerte

und die Messwerte nach EU-Richtlinie, L_den_Über, abwechselnd die höchsten Werte am Tag. Dabei

gibt es kein sichtbares Muster. Die Werte schwanken zwischen 58 dB und 72 dB. Wie erwartet haben

die Nachtmessungen die niedrigsten Werte. Sie liegen generell zwischen 31dB und 50 dB.

Ausnahmen sind die letzten drei Nachtmessungen. Sie haben fast so hohe Werte (30.10.2008, 58,1

dB) wie die Werte aus den Tag-, Tagrand- und EU-Messungen.

Die Messungen des Gesamtlärms liegen 5 bis 10 dB höher als die Messungen der Überflüge.

Dennoch sind die Werte der Zeiträume Tag, Tagrand und die Werte nach EU-Richtlinien etwa im

gleichen Schema wie die Messwerte bei den Überflügen. Dagegen haben die Nachtmessungen

andere Werte. So haben nicht die letzten drei Nachtmessungen die höchsten Werte, sondern es gab

immer wieder Nächte (z.B. 05.10.2008) in denen Werte über 60 dB gemessen wurden.

Die Abbildung 5.7 zeigt den Schalldruckpegel vom ersten Überflug bis zum letzten Überflug des

Tages (22.10.2008). Auch hier sieht man kein eindeutiges Muster, wie beispielsweise dass

Stosszeiten erkennbar sind. Die höchsten Werte (88 dB) sind morgens um 6:08 Uhr und abends um

22:02 Uhr gemessen worden. Letztere Zeit ist in der Nachtphase.

Es gab 132 registrierte Überflüge. Davon waren ca. zwei drittel am Tag und ca. ein drittel am Tagrand.

Nur ein Überflug wurde in der Nacht (22:02 Uhr) erfasst (siehe höchsten Wert 88 dB). Fast alle

aufgenommenen Werte sind über 75 dB. 26 Messungen sind sogar über 85 dB von denen einer ein

Nachtüberflug ist. Im Durchschnitt liegt der Schalldruckpegel bei ca. 80 dB.

Wie auch bei den Dauerschallpegeln der Überflüge in den Monatsstatistiken ist hier nicht jedes

startende oder landende Flugzeug aufgezeichnet.

57

Tagesstatistk Überflüge

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

06:08:36

06:39

:36

06:50:12

07:00:18

07:07

:36

07:14:42

07:22

:18

07:32:42

07:53

:06

08:16:36

08:44

:36

08:50:54

09:20:24

09:31

:24

09:51:30

10:29:00

10:51

:06

11:47:54

12:23

:00

12:57:00

13:13

:18

13:51

:42

14:31:00

15:19

:00

15:46:42

16:19

:06

16:38:24

17:06

:12

17:40:54

18:03

:30

18:12

:18

18:26

:24

18:31:54

18:44

:18

19:11:30

19:21

:12

19:30:48

19:51

:18

20:09

:36

20:17:24

20:25

:48

20:49:30

21:01

:24

21:36:42

Uhrzeit

Scha

llpeg

el [d

B(A

)]

dB(A)

Abb. 5.7: Dauerschallpegel Überflüge Düsseldorf Lohausen 22.10.2008 (Quelle: Messwerte von http://www.dfld.de/DFLD/index.htm)


58

6 Lärm in Düsseldorf In Nordrhein-Westfalen ist Lärm in den Städten und Ballungsräumen eines der größten

Umweltprobleme. Für viele Bürgerinnen und Bürger ist die Lärmbelastung heute deutlich höher als

noch vor 15 oder 20 Jahren, da die Mobilität wächst und das Freizeitverhalten sich verändert hat.

Mehr als 60 Prozent der Bevölkerung fühlen sich in Deutschland durch Straßenverkehrslärm belästigt.

Zudem sind über 15 Prozent den gesundheitsschädlichen Lärmbelastungen ausgesetzt. Um den

Umgebungslärm einzudämmen und deutlich zu mindern, will das Land Nordrhein-Westfalen den

wachsenden Lärm mit Hilfe der europäischen Richtlinie bekämpfen.

Unter "Umgebungslärm" (im Sinne der EU-Richtlinie) versteht man belästigende und

gesundheitsschädliche Geräusche im Freien, die durch menschliche Aktivitäten verursacht werden.

Dieser Lärm im Freien geht von Verkehrsmitteln und vom Straßenverkehr aus, von Eisenbahnen und

Flugzeugen und von Industriegeländen.

Der sogenannte Nachbarschaftslärm (private Feste, Musik, Singen etc.) der Lärm am Arbeitsplatz und

in Verkehrsmitteln sowie der Lärm auf Militärgeländen gehören nicht zum Umgebungslärm.

Ausführungen hierzu findet man u.a. auf der Homepage des Umweltministeriums Nordrhein-

Westfalen.

6.1 Nachtflugverbot am Düsseldorfer Flughafen Da es am Düsseldorfer Flughafen kein generelles Nachtflugverbot gibt, sind Überflüge in der Zeit

zwischen 22 Uhr und 6 Uhr möglich. Grundsätzlich gilt Folgendes (Abb. 6.1):

Abb. 6.1: Nachtflugbeschränkungen für Starts (Quelle: http://www.bezreg-duesseldorf.nrw.de/BezRegDdorf/autorenbereich/Dezernat_26/PDF/Nachtflug.pdf)

http://www.bezreg-

59

Flugzeiten werden als sogenannte Blockzeiten angegeben. Hierbei bezeichnet die Blockzeit die Zeit

zwischen dem erstmaligen Abrollen eines Luftfahrzeugs aus seiner Parkposition (Off-Block) zum

Zweck des Starts bis zum Stillstand an der zugewiesenen Parkposition wobei hier alle Triebwerke

abgestellt sein müssen (On-Block).

Das Nachtflugverbot bei Starts gilt für Strahlflugzeuge der Klasse non-Annex und Kapitel 2 von 19:00

bis 08:00 Uhr. Die Klasse der Strahlflugzeuge, Kapitel 3 „Non-Bonus“, und die Klasse der

Propellerflugzeuge, ohne Lärmzeugnis, haben eine Sperrzeit, welche zwischen 22:00 und 06:00 Uhr

liegt. Eine Verspätungstoleranz von 22:00 bis 23:00 Uhr hat die Kategorie Kapitel 3 „Bonus“ der

Strahlflugzeuge. Außerdem gibt es eine Sperrzeit, welche zwischen 23:00 und 06:00 Uhr in dieser

Kategorie liegt. Keine Einschränkungen hat die Gruppe der Propellermaschinen mit Lärmzeugnis. Zu

jeder Gruppe gibt es Ausnahmen, welche zu jeder Zeit ausgesprochen werden können.

Bei Landungen gilt die Nachtflugbeschränkungen (Abb. 6.2) in den Gruppen non-Annex, Kapitel 2 und

Kapitel 3 „Non-Bonus“, sowie die Propellermaschinen ohne Lärmzeugnis und mit Lärmzeugnis, wie

bei den Beschränkungen von Starts. Änderungen hingegen gibt es bei der Kategorie Kapitel 3

„Bonus“. Dort gibt es keine Verspätungstoleranzen zwischen 22:00 und 23:00 Uhr. Die Sperrzeit ist

somit von 22:00 bis 06:00 Uhr. Es gibt zwei weitere Gruppen, Kapitel 3 „Bonus + Flugplan“ und Kapitel

3 „ Bonus + Homebase“. Kapitel 3 „Bonus + Flugplan“ hat eine Verspätungstoleranz von 22:00 bis

23:00 Uhr, sowie eine Sperrzeit zwischen 23:00 und 06:00 Uhr. Die Sperrzeit von Kapitel 3 „ Bonus +

Homebase“ ist von 00:00 und 05:00. Hinzu gibt es zwei Verspätungstoleranzzeiten (22:00 – 00:00 Uhr

und 05:00 – 06:00 Uhr) in dieser Klasse.

Abb. 6.2: Nachtflugbeschränkungen für Landungen (Quelle: http://www.bezreg-duesseldorf.nrw.de/BezRegDdorf/autorenbereich/Dezernat_26/PDF/Nachtflug.pdf)

http://www.bezreg-

60

Luftfahrzeuge werden nach einem international verbindlichen Regelwerk der Internationalen

Zivilluftfahrtorganisation, dem so genannten ICAO Annex 16, in verschiedene Lärmkapitel aufgeteilt.

Es sind nach standardisierten Verfahren Testflüge zu absolvieren, bei denen Lärmmessungen

durchgeführt werden. Dies wird vor der Aufnahme der Serienproduktion abgeschlossen. So werden

die Luftfahrzeuge in Abhängigkeit der Art ihres Antriebes (Strahlflugzeug, Propellerflugzeug), ihrer

maximalen Abflugmasse und der Triebwerksanzahl sowie weitere Kriterien in die verschiedenen

Kapitel des ICAO Annex 16 gruppiert. Die jeweiligen Kapitel unterscheiden sich unter anderem durch

die Pegelwerte, die als Maximalwerte von den Luftfahrzeugen zu unterschreiten sind /37/.

Vereinfacht ausgedrückt ist die internationale/nationale Lärmkapitaleinteilung wie folgt zu verstehen

/37/:

Strahlflugzeuge (non Annex): Sie sind einige alte, sehr laute und nahezu „ausgestorbene“

Flugzeuge. Seit dem 1. Januar 1988 sind diese Flugzeuge an den Verkehrsflughäfen innerhalb der

EU verboten, es sei denn, sie erhalten eine besondere Ausnahmegenehmigung durch das

Bundesverkehrsministerium.

Strahlflugzeug (Kapitel 2): Sie sind etwas leiser als die non-Annex-Flugzeuge. Sie sind ebenfalls so

gut wie „ausgestorben“. Innerhalb der EU gilt seit April 1995 ein Verbot für Kapitel-2-Flugzeuge, sofern

diese älter als 25 Jahre sind. Seit dem 1. April 2002 dürfen Flieger dieser Kategorie innerhalb der EU

nicht mehr eingesetzt werden. Ausnahme sind z.B. Hilfsgüterflüge, Flugzeuge, an denen ein

historisches Interesse besteht, oder in Einzelfällen Wartungsflüge.

Strahlflugzeug (Kapitel 3): Insbesondere dank moderner Triebwerkstechnologie sind die Flugzeuge

dieses Kapitels als vergleichsweise leise einzustufen. Innerhalb der EU erhalten Flugzeuge, deren

Lärmpegel oberhalb der Grenzwerte dieses Kapitels liegen, seit November 1990 keine neue

Verkehrszulassung mehr.

Strahlflugzeuge (Bonusliste): Sie sind die derzeit leisesten Flugzeuge. Sie gehören zu den Kapitel3-

Flugzeugen und unterschreiten die strengeren nationalen Regelungen. Alle Flugzeuge dieser Gruppe

sind in der so genannten Bonusliste des Bundesministeriums für Verkehr-, Bau- und Wohnungswesen

aufgeführt.

Propellerflugzeuge (ohne Lärmzeugnisse): Vergleichsweise laute Propellerflugzeuge, die in

europäischen Luftraum fast gar nicht mehr zum Einsatz kommen.

Propellerflugzeuge (mit Lärmzeugnis): Vergleichsweise leise Propellerflugzeuge mit einer

Lärmzertifizierung nach den ICAO-Regelungen bzw. nach den strengeren Regelungen des

Bundesministeriums für Verkehr-, Bau- und Wohnungswesen, den so genannten LSL.

Es gibt jedoch Ausnahmen, zu denen Verspätungen, Katastrophen- und medizinische

Hilfeleistungseinsätze, sowie Vermessungsflüge der DFS zählen /37/.

Zwar erhöhte sich die Zahl der Starts und Landungen in der Nacht über die letzten Jahre, dies ist aber

darauf zurück zu führen, dass sich insgesamt die Gesamtbewegung am Düsseldorfer Flughafen

gesteigert hat (Abb. 6.3). So ist prozentual gesehen der Anteil von Nachtflügen konstant geblieben

(Abb. 6.4).

61

Abb. 6.3: Flugbewegungen am Flughafen Düsseldorf (Quelle: http://www.bezreg-duesseldorf.nrw.de/BezRegDdorf/autorenbereich/Dezernat_26/PDF/Nachtflug.pdf)

Abb. 6.4: Anteil der nächtlichen Flugbewegungen an den Gesamtbewegungen (22:00 – 6:00) (Quelle: http://www.bezreg-duesseldorf.nrw.de/BezRegDdorf/autorenbereich/Dezernat_26/PDF/Nachtflug.pdf)

6.2 Bodenlärm Der Bodenlärm wird hauptsächlich von Flugzeugen, die zum Startpunkt oder zum Terminal rollen,

verursacht. Zudem zählen Triebwerkstests zu den Lärmquellen, die den Bodenlärm erzeugen. Im

Folgenden werden Emissionsdaten von Bodenlärm ohne und mit Standläufen dargestellt. /38/

Emissionsdaten Bodenlärm (ohne Standläufe) Im Gegensatz zur Berechnung des Fluglärms gibt es für die Ermittlung des Bodenlärms keine

verbindlichen Angaben hinsichtlich der Geräuschentwicklung während der einzelnen Vorgänge. Das

Schalltechnische Büro BeSB GmbH Berlin hat im Rahmen eines Gutachtens Messungen für die

nachfolgend beschriebenen Geräuschemissionen an verschiedenen Flughäfen durchgeführt. In der

Abbildung 6.5 sind die für das Rollen am Boden verwendeten Geräuschemissionen – die

Einzelschallleistungen der Flugzeuge in der jeweiligen Flugzeuggruppe – zusammengestellt.

http://www.bezreg-

http://www.bezreg-

62

Abb. 6.5: Einzelschallleistungen (LWA) der Flugzeuge in der jeweiligen Flugzeuggruppe für das Rollen am Boden

Die Geräuschemissionen der APU sind in der folgenden Abbildung 6.6 zusammengestellt. Die

Angaben beruhen auf Messergebnissen von BeSB GmbH.

Abb. 6.6: Schallleistungen (LWA) der APU für die verschiedenen Flugzeuggruppen

Die angesetzten Schallleistungen der unterschiedlichen Vorfeld-Fahrzeugarten sind in der Abbildung

6.7 angegeben.

Abb. 6.7: Schallleistungen (LWA) der unterschiedlichen Vorfeld-Fahrzeugarten

Emissionskenndaten von Standläufen Standläufe werden zur Inbetriebnahme der Motoren und Anlagen eines Luftfahrzeuges durchgeführt.

Sie dienen zur Feststellung des Betriebsverhaltens und der ordnungsgemäßen Funktion. Die

angefahrenen Laststufen reichen von Leerlauf (Idle) über Teil-Last(Part-Power) bis hin zur Volllast

(Take-Off-Power) (Abb. 6.8). Getestet wird jeweils nur ein Triebwerk für sich. Für die Laststufen "Part-

Power" und "Take-Off-Power" läuft zum Ausgleich entstehender Rotationskräfte ein zweites Triebwerk

AzB: Anleitung zur Berechnung von Lärmschutzbereichen an zivilen und militärischen Flugplätzen

63

mit der jeweils niedrigeren Laststufe als sogenannte "Balance-Power" mit. An Hand des Triebwerks

des Typs CF6-80C wird ein Beispiel in der Tabelle dargestellt. Dort sind die Schallleistungsdaten in

Abhängigkeit von der Laststufe zu entnehmen. /39/

Mit Hilfe eines Excelsheets (vorhanden in der Datenbank der Fachhochschule Düsseldorf) wurde der

Schalldruckpegel in bestimmten Entfernungen zu den Triebwerken im Freifeld berechnet und in der

Tabelle dargestellt. Dabei wurde in den Berechnungen zwischen dem Betrieb mit einem Triebwerk

(LpA1) und dem Betrieb mit zwei Triebwerken (LpA2) unterschieden (Abb. 6.9). Der Schalldruckpegel

erreicht mit 2 Triebwerken im Betrieb und bei einer Entfernung von 100 m einen Pegel von über 80

dB(A). Bei einer Entfernung von 300 m beträgt der Schalldruckpegel immer noch 71.4 dB(A).

Abb. 6.8: Schallleistung v on Standlauflaststufen

Abstand 1 Triebwerk 2 Triebwerke

Abnahme im Freifeld (Halbkugel)

m dB dB dB dB dB LwA1 LpA1 LwA2 LpA2

0 8,1 126 117,9 129 120,9 10 28,8 126 97,2 129 100,2 20 34,4 126 91,6 129 94,6 30 37,8 126 88,2 129 91,2 40 40,2 126 85,8 129 88,8 50 42,1 126 83,9 129 86,9 60 43,7 126 82,3 129 85,3 70 45,0 126 81,0 129 84,0 80 46,2 126 79,8 129 82,8

100 48,1 126 77,9 129 80,9 300 57,6 126 68,4 129 71,4

Abb. 6.9: Schalldruckpegel in bestimmten Entfernungen zum Triebwerk im Freifeld

6.3 Lärmkarten Zielsetzung der EU Im „Grünbuch über die künftige Lärmschutzpolitik“ /40/ bestätigt die EU-Kommission, dass in Europa

der Umgebungslärm eines der größten Umweltprobleme ist. Das Konzept soll zur Zielsetzung genutzt

werden, damit europäische Umgebungslärmrichtlinien umgesetzt werden können. Es soll schädliche

Auswirkungen verhindern und Belästigungen vermindern. Damit dieses Ziel erreicht wird, verfolgt die

Richtlinie zwei Ansätze:

Im ersten Ansatz der EU-Richtlinie ist das Ziel eine immissionsbezogene Ausrichtung. In Lärmkarten,

die anhand von harmonisierten Bewertungsmethoden erstellt werden, sollen die Lärmbelastungen

beschrieben und die Basis für Aktionspläne gegen die Lärmbelastung gebildet werden.

Die Öffentlichkeit soll zudem ausreichend über den Umgebungslärm und seine Auswirkungen

64

informiert werden. Während die EU bisher eher produktbezogene Regelungen zur Begrenzung der

Geräuschemissionen erlassen hat, stehen erstmals die Immissionen im Mittelpunkt der Maßnahmen.

Gleichzeitig enthält die EU-Richtlinie einen emissionsbezogenen Ansatz. Die EU will die

Lärmbelastung nach vergleichbaren Kriterien erfassen, zusammenstellen und melden, damit die EU

danach eine gute Beurteilung über die Lärmbelastung in den Mitgliedstaaten hat und dies vergleichen

kann. Ob eine europaweite zusätzliche Rechtsetzung zur Lärmminderung an der Quelle erforderlich

ist, insbesondere für Straßen- und Schienenfahrzeuge, Flugzeuge sowie Geräte und Maschinen, will

die EU Kommission auf dieser Grundlage entscheiden.

Die EU-Umgebungslärmrichtlinie verpflichtet die Mitgliedstaaten der EU, die genannten Lärmkarten

und Lärmaktionspläne für Hauptstrecken des Straßen- und Schienenverkehrs, für Großflughäfen und

Ballungsräume nach folgender verbindlicher Terminplanung (Abb. 6.10) zu erstellen.

Abb. 6.10: Terminplanung der EU-Umgebungslärmrichtlinie (Quelle: http://www.laermschutz.nrw.de/EU_Umgebungslaermrichtlinie/Inhalt.php

Alle fünf Jahre müssen die Lärmkarten und Lärmaktionspläne überprüft und gegebenenfalls

überarbeitet werden. Von dieser Lärmaktionsplanung, sowie über die Ergebnisse der Lärmkartierung

und Lärmaktionsplanung muss die Öffentlichkeit unterrichtet werden. Zusätzlich sollen Angaben zur

Anzahl der Menschen und die Größe der Flächen, die durch Verkehrslärm, Industrielärm und

Gewerbelärm belastet sind, der EU mitgeteilt werden. Dabei legt die EU-Richtlinie keine verbindlich

einzuhaltenden Grenzwerte fest.

Aufstellung der Lärmkarten Die Lärmbelastungen der Bevölkerung werden in Lärmkarten unter anderem grafisch und flächenhaft

dargestellt. Neben den Emissionsdaten der relevanten Quellen, werden auch Daten über die

Bebauung und andere Hindernisse, sowie über das natürliche Gelände mit einbezogen, um die

Lärmbelastungen über eine Lärmausbreitungsrechnung ermitteln zu können.

Für die Messungen der Werte LDEN (Tag-Abend-Nacht-Pegel - day/evening/night) und LNight sollen

einheitliche Kenngrößen für die Geräuschimmissionen verwendet werden, damit die Lärmkarten

http://www.laermschutz.nrw.de/EU_Umgebungslaermrichtlinie/Inhalt.php

65

europaweit vergleichbar sind. Der Wert LDEN gibt einen gemittelten Schalldruckpegel über den

gesamten 24-stündigen Tag mit Gewichtungsfaktoren von 5 dB(A) für die vierstündige Abendzeit und

10 dB(A) für die achtstündige Nachtzeit wieder (Formel 6.1). Eine Aussage zu den Schlafstörungen

soll der gemittelte Schalldruckpegel LNight über die achtstündige Nachtzeit geben.

)10*810*410*12(241lg*10 10

1010

510

++

++=NightEveningDay LLL

DENL

Formel 6.1: Lärmindex LDEN

Die Anforderungen der EU-Richtlinie wurden an die in Deutschland bestehenden

Berechnungsverfahren, die zur Berechnung der Lärmimmissionen verwendet werden, angepasst. Die

Europäische Kommission wird zu einem späteren Zeitpunkt ein europäisch harmonisiertes

Berechnungsverfahren veröffentlichen, deren Anwendung obligatorisch sein wird.

Aufstellung der Lärmaktionspläne Die Aktionspläne, die die Lärmprobleme und Lärmauswirkungen regeln sollen, werden nach den

Lärmkarten zusammengestellt. Die Aktionspläne sind nach den Überschreitungen von relevanten,

national festgelegten Grenzwerten oder Kriterien aufgestellt. Dabei macht die EU-Richtlinie keine

Aussage darüber, welcher Art die Kriterien sind.

Das Umweltministerium NRW hat einheitliche Auslösewerte in Höhe von 70 dB(A) am Tag bzw. 60

dB(A) in der Nacht per Erlass zur Lärmaktionsplanung /41/ (Rd.Erl. des MUNLV - V-5 - 8820.4.1 v.

7.2.2008) festgelegt, damit sich die Kommunen bei der Lärmaktionsplanung zunächst auf die hoch

belasteten Lärmbrennpunkte konzentrieren können. In der Lärmkartierung werden die

Überschreitungen dieser Werte verdeutlicht. /42/

Es liegt im Ermessen der zuständigen Behörden, Maßnahmen zu erstellen. So müssen vor Ort die

erforderlichen Maßnahmen entwickelt und durchgeführt werden. Denn die Richtlinie gibt nur Hinweise,

welche Maßnahmen in Betracht gezogen werden können: Verkehrsplanung, Raumordnung,

technische Maßnahmen, Maßnahmen auf dem Ausbreitungsweg, verordnungsrechtliche oder

wirtschaftl iche Maßnahmen oder Anreize.

Die „Hinweise zur Aktionsplanung“ /43/ der Bund- und Länder-Arbeitsgemeinschaft für

Immissionsschutz vom 30. August 2007, geben eine ausführliche Liste möglicher

Lärmminderungsmaßnahmen sowie Beispiele aus der Praxis wieder. Die Ausstellungstermine der

Lärmaktionspläne sind um etwas mehr als ein Jahr gegenüber denen für die Lärmkarten verschoben.

Deutsche Gesetzgebung In Deutschland wurde per Gesetz und Verordnung die EU-Umgebungslärmrichtlinie umgesetzt. Ein

neuer sechster Teil im Bundes-Immissionsschutzgesetz (§§ 47 a - f BImSchG, /44/) trat zunächst am

30. Juni 2005 in Kraft. Die Aufstellung von Lärmkarten und Lärmaktionsplänen sowie die

Öffentlichkeitsbeteiligung und die Zuständigkeiten werden von diesen grundlegenden Anforderungen

geregelt. Näheres zur Lärmkartierung regelt die am 16. März 2006 in Kraft getretene ergänzende

Verordnung über die Lärmkartierung (34. BImSchV, /45/).

Solange ein Bundesland keine abweichende Regelung trifft sind die Kommunen laut dem

Umsetzungsgesetz in Deutschland für die Aufgaben der Lärmkartierung und Lärmaktionsplanung

66

zuständig. Die Kommunen bekommen die Lärmkarten vom Eisenbahn-Bundesamt, das für die

Lärmkartierung zuständig ist, um die Lärmaktionsplanung an Schienenwegen zu entwickeln.

Erstellung der Lärmkarten Das MUNLV (Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz) hat für

die Lärmkartierung der 1. Stufe zwölf Ballungsräume (Aachen, Bielefeld, Bochum, Bonn, Dortmund,

Duisburg, Düsseldorf, Essen, Gelsenkirchen, Köln, Mönchengladbach, Wuppertal), mehr als 3800 km

Bundesautobahnen, Bundes- und Landesstraßen sowie die beiden Flughäfen Düsseldorf und

Köln/Bonn an das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit gemeldet. (Abb.

6.11) In Deutschland besitzt NRW bei weitem die meisten Ballungsräume.

Abb. 6.11: Ballungsräume Nordrhein Westfalen

(Quelle: http://www.laermschutz.nrw.de/Umsetzung_EU_Umgebungslaermrichtlinie_in_NRW/Ballungsraeume_und_Hauptlaermquellen_der_2__Stufe.php)

Nordrhein-Westfalen hat wegen dem komplexen Verkehrs- und Siedlungsstrukturen des Bundeslands

und dem damit verbundenen Kartierungsaufwand sowie dem engen Zeitrahmen der EU-

Umgebungslärmrichtl inie große Umsetzungsprobleme. Durch die verspätete Umsetzung der EU-

Umgebungslärmrichtlinie in deutsches Recht, ist insbesondere die Lärmkartierung der 1. Stufe unter

enormen Zeitdruck geraten. Dennoch hat Nordrhein-Westfalen ein Konzept /46/ entwickelt, um die

landesweite Lärmkartierung fristgemäß, sachgerecht, zukunftsfähig und kostengünstig abzuwickeln.

http://www.laermschutz.nrw.de/Umsetzung_EU_Umgebungslaermrichtlinie_in_NRW/Ballungsra

67

Zur Information, wie die Lärmbelastung ermittelt und durch Lärmkarten dargestellt wird, hat das

Umweltministerium die Broschüre "Lärmschutz in Nordrhein-Westfalen - Lärmkartierung und

Aktionsplanung nach der EG-Umgebungslärmrichtlinie" /47/ herausgegeben.

Berechnungsgrundlagen Auf die Grundlage des Datenerfassungssystems vom Flughafen Düsseldorf International konnte man

die Lärmausbreitungsberechnungen durchführen. Es wurden die Daten der Flugbewegungen, die

Flugzeugtypen und die Flugrouten des Jahres 2003 zu der Auswertung genommen. Zur Berechnung

wurde der Diskussionsstand zur Novellierung des Fluglärmgesetzes (modifizierte AzB, Leq 3) in das

Verfahren eingesetzt /48/.

In der Berechung gingen die Flugbewegungen der sechs verkehrsreichsten Monate entsprechend der

realen Nutzung von Hauptbahn und nördlicher Parallelbahn ein. Die Flugrouten konnten

wirklichkeitsgetreu nachvollzogen werden. Unter Voraussetzung, dass alle Westabflüge nach der im

September 2003 in Betrieb genommene Flugroute Modru 4T erfolgten, wurde die Berechnung

durchgeführt /49/ /50/.

Ergebnisse - Dauerschallbelastung Der Beurteilungspegel für die durchschnittliche Tages- und Nachtbelastung im Düsseldorfer Norden

liegt für das Ergebnis der Schallimmissionskarte vor. Es sind in der Abbildung 6.12 zur

Veranschaulichung einzelner Dezibelwerte (dB(A)), die sich in der Karte befinden, vergleichbare

Lärmquellen abgebildet /51/.

Abb. 6.12: Geräuschpegel verschiedener Lärmquellen in Dezibel und Wirkungen v on Lärm (Quelle: http://www.duesseldorf.de/umweltamt/download/laerm/fluglaerm2004.pdf)

In Abbildungen 6.13 und 6.14 sind die Lärmbelästigungen nach Tag (mit Zoom auf den Flughafen)

und Nacht getrennt dargestellt. Westlich und östlich des Flughafens, längs der Flugroute, befinden

sich die höchsten Werte. Neben der Flugroute am Flughafen nehmen die Belastungen etwa bis

http://www.duesseldorf.de/umweltamt/download/laerm/fluglaerm2004.pdf

68

Unterrath und Kaiserswerth mit zunehmender Entfernung rasch ab. Zum Vergleich wird in der

Abbildung 6.13 eine Lärmkarte des Straßenlärms gezeigt. Dort sieht man einen Ausschnitt der

Autobahn A44, die am Flughafen entlang führt. Der Straßenlärm an der Autobahn erreicht einen

Schalldruckpegel über 80 dB(A). Die berechnete Ausbreitung der Schalldruckpegel erreichen um den

Flughafen 60 dB(A) und im Flughafen 50 dB(A).

Vergleicht man die Werte mit denen aus 1999, wird eine Minderung von 2dB(A) verzeichnet. Bezieht

man sich sogar auf die Werte von 1997 so haben sie sich im Süden um 4 dB(A) und im Norden um 6

dB verringert. Die Modernisierung der Flugzeuge ist der Hauptgrund für diesen Rückgang der

Belastungen.

Laut Umweltamt Düsseldorf sind aktuell etwa 1900 Einwohner tagsüber im Düsseldorfer Stadtgebiet

von einem Beurteilungspegel von 65 dB(A) und mehr betroffen. Dazu werden auf etwa einer Fläche

von 3,5 km2 diese Werte überschritten. Dabei wird das Betriebgelände des Flughafens nicht in

Betracht gezogen. 1997 war es zwar tagsüber noch eine Fläche von 8 km2, aber nachts hingegen hat

sich die Fläche von 3,8 km2, bei der eine Belastung von über 50 dB(A) herrscht, zu heute nicht

geändert.

Abb. 6.13: Fluglärm tagsüber mit Zoom auf den Flughafen (Quelle: http://www.duesseldorf.de/umweltamt/download/laerm/fluglaerm2004.pdf und http://www.duesseldorf.de/lib_neu/html/grafik.shtml?/umweltamt/laerm/lae40/../grafik/flugl_t2.gif)


http://www.duesseldorf.de/lib_neu/html/grafik.shtml?/umweltamt/laerm/lae40/../grafik/flugl_t2.gi

69

Abb. 6.14: Fluglärm nachts (Quelle: http://www.duesseldorf.de/umweltamt/download/laerm/fluglaerm2004.pdf)

Ergebnisse – Maximalwerte Bei direkten Überflügen wurden in Lohausen Spitzenwerte von bis zu 100dB(A) gemessen. Man

betrachtet die Unterschiede zwischen der Dauerschallbelastung und die Anzahl der Spitzenpegel an

verschiedenen Immissionsorten im unmittelbaren Umfeld des Flughafens, um den Fluglärm zu

beschreiben. Es wurden die feststellbaren Maximalpegel an acht Standorten im Düsseldorfer Norden

in den Diagrammen (Abb. 6.15) dargestellt. Die Häufigkeit der täglichen Fluglärmereignisse mit einem

bestimmten Maximalpegel von einem Ort ist ablesbar. Zusätzlich sind in den Diagrammen (Abb. 6.15)

die Werte von 1997 zum Vergleich mit einbezogen worden. Dabei sieht man, dass besonders bei

hohen Spitzenpegeln eine Abnahme erfolgt ist. Ein Überflug von 80 dB(A) oder mehr am Tag, der

mindestens 19-mal überschritten wurde, gilt als Schwelle für eine erhebliche Belästigung.

Empfehlung Das Umweltamt Düsseldorf empfiehlt eine Vorsorge zur Vermeidung von zukünftigen

Belastungssituationen, da Lärmschutzanlagen wirkungslos gegenüber Fluglärm sind. Sie verweisen

deshalb auf einen Gutachter, der beim Errichten von Gebäuden mit Wohnräumen, Schlafräumen oder

Kommunikationsräume und Arbeitsräumen eine Empfehlung ausschreibt. In diesem Ausschreiben

steht, dass man an der Stelle, an der der Dauerschallpegel am Tag 55 db(A) bzw. in der Nacht 45

dB(A) überschreitet, die Schalldämmung der Fenster und Wände auf diese Lärmeinwirkung

anzupassen. Dazu sollten, mit Hinblick auf die Tagesbelastung, weitere Wohnbebauungen innerhalb

der 60 dB(A) – Grenze, bei Krankenhäusern innerhalb 55 dB(A) – Grenze, als kritisch gesehen

werden und entsprechend die Bauakustik an den zu erwartende Innenpegel zu dimensionieren.


70

Abb. 6.15: Maximalpegel-Verteilung an Orten im Umfeld des Düsseldorf Flughafens (Quelle: http://www.duesseldorf.de/umweltamt/download/laerm/fluglaerm2004.pdf)

7 Lärmminderungsmaßnahmen Für das gesamte Stadtgebiet Düsseldorf werden die gewonnenen Informationen aus den nach

Geräuschquellen unterteilten Lärmkarten (Schallimmissionspläne) für eine so genannte

"Empfindlichkeitsanalyse" verwendet. Es werden die Bereiche innerhalb von Wohngebieten ermittelt,

in denen die Gewerbelärmbelastung über den geltenden Richtwerten bzw. definierten Zielwerten liegt.

Dazu werden von der Stadtverwaltung die auf EDV vorliegenden Daten des Einwohner- und

Realnutzungskatasters herangezogen. Mittels eines geografischen Informationssystems werden

Karten der Lärmbelastungen mit den Flächennutzungen in Überdeckung gebracht. Die Lärmkonflikte,

bezogen auf die jeweilige Geräuschart, werden in den Gebieten festgestellt, in denen definierte

Lärmwerte erreicht oder überschritten werden /52/ /53/.

Schließlich werden die Konfliktkarten für jede Lärmart zu einer stadtweiten Gesamtübersicht

(Summenkonfliktplan) übereinander gelegt. Zu den Konfliktgebieten werden Flächen, auf denen zwei

oder mehr Lärmkonflikte fallen, zusammengefasst. In Dü sseldorf sind dies insgesamt 20 Gebiete. So

können die Bereiche im Stadtgebiet mit dem höchsten Lärm-Konfliktpotential (mit Zoom auf den

Flughafen) durch eine Prioritätenliste aufgezeigt werden (Abb. 7.1).

blaue Balken: 2003 rote Balken: 1997


71

Abb. 7.1: Lärmminderungsplanung - Abgrenzung der Konfliktgebieten mit Zoom auf den Flughafen (Quelle: http://www.duesseldorf.de/umweltamt/download/laerm/kartenanhang2.pdf)

7.1 Übersicht der Maßnahmen zur Lärmminderung In Frage kommen, je nach Lage der Situation, einzelne oder mehrere Maßnahmen zur Minderung der

Lärmbelastung in Konfliktgebieten. In einem Arbeitskreis unter Beteiligung aller zuständigen Stellen

soll die Abstimmung über die Durchführung der Aktivitäten, ihr zeitlicher Ablauf und die Finanzierung

erfolgen. In dem Folgenden sind Maßnahmen für Minderungen von Lärm aufgelistet. /54/

Maßnahmen zur Lärmbekämpfung und Lärmminderungsplanung: Planerische Maßnahmen

Verkehrsentwicklungsplanung (Verkehrsvermeidung, -minderung, -verlagerung)

Verkehrsberuhigung, Geschwindigkeitsreduzierung

Citylogistik und Lkw-Führungskonzept

Stadtplanung: Schaffung räumlicher Abstände

Bau- bzw. Nutzungsbeschränkungen für empfindliche Nutzungen

Trassierung von Verkehrswegen (Tief- / Hochlage, Tunnel)

http://www.duesseldorf.de/umweltamt/download/laerm/kartenanhang2.pdf

72

Organisatorische Maßnahmen Verkehrslenkung (z.B. Bündelung auf unempfindlichere Strecken)

Betriebsverlagerungen

Betriebsbeschränkungen, zeitliche Nutzungsbeschränkungen

lärmbezogene Gebührenpolitik

Maßnahmen an der Quelle Lärmreduzierung an der Quelle (Fahrzeug, Flugzeug, Betrieb)

lärmarme Fahrbahnbeläge, regelmäßige Wartung der Gleise

Aktiv e Lärmschutzmaßnahmen Lärmschutzanlagen (Wälle, Wände)

Abschirmung durch Baukörper, Schließen von Baulücken

Passive Lärmschutzmaßnahmen Grundrissgestaltung von Wohnungen

Einbau von Schallschutzfenstern

Zur baulichen Maßnahmen von Verminderung des Fluglärms am Flugzeug gibt es seitens der

Triebwerkshersteller zahlreiche Projekte, in denen verschiedene Technologien erforscht und

entwickelt werden (siehe dazu Kapitel 3.6). Zudem gibt es Schallschutzfenster für Wohnhäuser und

öffentliche Einrichtungen. Diese Einbauten werden vom Flughafen Düsseldorf finanziell gefördert. Die

Förderung wird in so genannten Lärmschutzzonen um den Flughafen eingestuft.

Außerdem können Fluggesellschaften zur Verminderung der Lärmbelästigung operationelle

Maßnahmen treffen (Intell igentes Fliegen: Steilstartverfahren und ATA-Startverfahren). Die

Flugsicherung kann durch Planung der An- und Abflugstrecken über dünner besiedeltes Gebiet zur

Verringerung der Lärmbelästigung beitragen. Manche Flughafenbetreiber (z.B. in Frankfurt am Main)

haben ferner die von ihnen erhobenen Landegebühren nach Lärmkriterien gestaffelt, so dass es für

Luftverkehrsgesellschaften unrentabler wird, diese Plätze mit unnötig lautem Gerät anzufliegen (vgl.

Lärmklasseneinteilung der Flugzeuge durch die ICAO).

7.2 Lärmschutzmaßnahmen Der Flughafen Düsseldorf International hat 2007 über zwölf Millionen Euro für Maßnahmen zum

Schallschutz ausgegeben. Somit hat der Flughafen Düsseldorf seit Beginn des aktuellen

Schallschutzprogramms über 41 Millionen Euro gefördert. Zu den Förderungen der Maßnahmen

zählten der Einbau von schalldämmenden Fenstern und Balkontüren, sowie schallgedämmten

Belüftungsanlagen. Für Entschädigungen im Außenwohnbereich wurden seit dem Start des

Programms rund 6,2 Millionen Euro entrichtet.

Laut einem Sprecher der Flughafengeschäftsführung sind die Schallschutzmaßnahmen in der

Nachbarschaft nochmals ausgeweitet worden. So ist das bestehende Nachtschutzgebiet, in dem

Anwohner Anspruch auf Schallschutzmaßnahmen in Schlafräumen haben, auch auf Teile von

Meerbusch-Büderich (Rhein-Kreis Neuss) ausgedehnt, sowie in Düsseldorf-Lohausen und Ratingen-

Tiefenbroich erweitert worden.

73

Dennoch sind die Anwohner mit dieser Erweiterung der Lärmschutzmaßnahmen nicht zufrieden. So

beschwerte sich ein Mitglied der Initiative "Bürger gegen Fluglärm" über diese neuen Maßnahmen.

Denn die Bürger, die vor 20 Jahren Lärmschutzfenster bekommen haben, hätten keine Ansprüche

mehr auf diese neuen Förderungen, auch dann nicht, wenn die Fenster defekt seien oder einfach

nicht mehr dem technischen Standard entsprechen. Außerdem sei es unzumutbar, im Sommer bei

geschlossenem Fenster zu schlafen.

Die Initiative fordert weiterhin eine viel größere Lärmschutzzone für Anwohner. Zudem verlangen sie

ein generelles Nachtflugverbot. Denn acht Überschreitungen in der Zeit von 22 bis 1 Uhr seien zu viel.

Zudem kämen auch noch die Ausnahmen in den Ferien /55/.

Im Tageschutzgebiet gilt, als Voraussetzung für die Teilnahme am Schallschutzprogramm, der 4.

März 1974 als Stichtag, vor den sich die betreffenden Immobilien im Besitz des Antragstellers

befinden müssen. Beim Nachtschutzgebiet ist der 9. November 2005 der Stichtag. Ein Einzelnachweis

außerhalb des Schutzgebiets ist möglich. Die Aufwendungen im Tagsschutzgebiet (Abb. 7.2) werden

für baulichen Schallschutz an Wohnräumen (z. B. Fenster, Türen der Schallschutzklasse 4) erstattet.

Für bauliche Schallschutzmaßnahmen im Nachtschutzgebiet werden die Aufwendungen für die

Schlafräume und innerhalb der Leq 50 dB(A) Isophone für Belüftungseinrichtungen beglichen. In der

neuen Betriebsregelung vom November 2005 ist die Entschädigung zur Nutzungsbeeinträchtigung

des Außenwohnbereichs im Entschädigungsgebiet Leq(3) 65 dB(A) (aus Flug- und Bodenlärm)

enthalten. So ist für Wohnungsbesitzer mit Terrasse, Balkon oder Garten, die für dauerhaften

Aufenthalt geeignet und bestimmt sind, eine Entschädigung von 2 % des Verkehrswerts vom

Grundstück (Basis: Wertermittlungsgutachten) gewährleistet, soweit das betreffende Wohngebäude

vor dem 4. März 1974 gebaut bzw. genehmigt wurde. Ein Höchstbetrag für die Erstattungsleistungen

wurde nicht festgelegt /56/.

74

Abb. 7.2: Übersicht Förderprogramm Düsseldorf (Tag- und Nachtschutzgebiet) (http://oeko.de/oekodoc/342/2006-025-de.pdf)

Des Weiteren sind zusätzliche Maßnahmen von der Flughafen Düsseldorf GmbH ergriffen worden. So

ist eine wiederholte Erstattung von Schallschutz für Fenster, die älter als 20 Jahre sind, in

Lärmschutzzone 1 nach PFB (Planfeststellungsbeschluss) von 1983, als Zuschuss in Höhe von 12,80

€ pro qm Wohnfläche (Betriebsregelung 2005) beschlossen worden. Zudem ist der Flughafen

(freiwillige Maßnahmen seit 1976) am Ankauf von in Düsseldorf-Lohausen stehenden Häusern, die

zum Verkauf stehen, interessiert. Seit 1976 wurde dafür ein Betrag von ca. 45 Mio. € (Stand Nov.

2004) ausgegeben /57/ /58/.

7.3 Lärmschutzzonen Das Gebiet um den Flughafen ist in Lärmschutzzonen unterteilt. Sie dienen zur Bestimmung von

baulichen Förderlärmmaßnahmen und Entschädigungsleistungen /59/. Für Lärmschutzmaßnahmen

und Entschädigungsleistungen stellt die Flughafengesellschaft finanziel le Mittel zur Verfügung. Nach

den derzeit geltenden Betriebsgenehmigungen vom 20.September 2000, modifiziert am 5. Juni 2003,

und am 9. November 2005, gibt es insgesamt fünf verschiedene Programme:

- Lärmschutzmaßnahmen im Tagschutzgebiet bauliche Lärmschutzmaßnahmen im Wohnbereich für alle Wohnimmobilien innerhalb des

Tagschutzgebietes, die bis zum 4. März 1974 erbaut bzw. baurechtlich genehmigt wurden

- Lärmschutzmaßnahmen im Nachtschutzgebiet

http://oeko.de/oekodoc/342/2006-025-de.pdf

75

bauliche Lärmschutzmaßnahmen sowie schallgedämmte Belüftungsanlagen in den Schlafräumen für

alle Wohnimmobilien innerhalb des Nachtschutzgebietes, die bis zum 4. März 1974 erbaut bzw.

baurechtlich genehmigt wurden

- Lärmschutzmaßnahmen im erweiterten Nachtschutzgebiet (nur in Genehmigung v om 9. November 2005) schallgedämmte Belüftungsanlagen in den Schlafräumen für alle Wohnimmobilien innerhalb des

erweiterten Nachtschutzgebietes, die bis zum 9. November 2005 erbaut bzw. baurechtlich genehmigt

wurden

-Außenwohnbereichsentschädigung zwei Prozent des Verkehrswertes von Immobilien, die bis zum 4. März 1974 erbaut bzw. baurechtlich

genehmigt wurden; ausreichend wenn der Außenwohnbereich von der Konturengrenze lediglich

angeschnitten wird; Verkehrswert wird durch unabhängige Gutachterausschüsse der Stadt Düsseldorf

bzw. der Stadt Ratingen ermittelt; Kosten für die Gutachten trägt der Flughafen

- Instandhaltungsmaßnahmen auf freiwilliger Basis quadratmeterbezogene Renovierungspauschale für bereits vom Flughafen bezuschusste Gebäude,

die innerhalb der Instandhaltungszone und die vor dem 4. März 1974 erbaut bzw. baurechtlich

genehmigt wurden; erneute zu bezuschussenden Fenster müssen älter als 20 Jahre sein

7.4 Weiter Maßnahmen zur Lärmminderungen Neben der aktiven Lärmminderungsmaßnahme hohes Nebenstromverhältnis, gibt es noch zahlreiche

weitere Mittel den Fluglärm zu mindern. Das Öko-Institut hat hierfür eine Zusammenfassung über eine

Disku ssion und Analyse von flugbetrieblichen und flugsicherungstechnischen Maßnahmen erstellt.

Darin werden folgende Maßnahmen beschrieben /60/:

Anflugv erfahren CDA (Continuous Descent Approach) Verlegte Landeschwelle Steilstartv erfahren

Alternativ e Landeklappenstellung im Anflug Rotation des Bahnensystems Einsatz Low-Drag/Low-Power im Endanflug Hinzu wurden weitere Themen vorgeschlagen, welche in nächster Zeit ergänzt werden. Zu der

Ergänzung zählen folgende Maßnahme: Steilerer Gleitpfad im Anflug (Gleitpfad >3°, Berücksichtigung

Rückenwindeffekt), Triebwerksprobeläufe (Bodenlärm).

Des Weiteren wurde vom Forschungsverbund „Leiser Verkehr“ ein Schlussbericht zum

Lärmoptimierten An- und Abflugverfahren veröffentlicht /61/ /62/.

Anflugv erfahren CDA Beim Anflugverfahren CDA (Continuous Descent Approach) leiten die Lotsen die Luftfahrzeuge mittels

Radarführung vom Initial Approach Fix (IAF), oder im Idealfall ausgehend von der Reiseflughöhe, bis

ca. 8-10 NM (Nautische Meile à1 NM = 1,852 km ) vor dem Aufsetzpunkt (anschl. folgt z. B. Low-

Drag/Low-Power Verfahren) im kontinuierlichen Sinkflug (Abb. 7.3). Durch veränderte Flugbahnen und

geringere Triebwerksleistung (nach Möglichkeit Leerlaufschub), sowie einen geringeren Einsatz von

76

seitlichen Flugsegmenten existiert im Bereich von ca. 10 bis 25 NM Abstand zum Landepunkt

unterhalb der Flugbahn eine Lärmminderung (Abb. 7.4).

Abb. 7.3: Schematische Darstellung CDA-Anflug vs. ILS-Standardanflug (Quelle: http://konzern.lufthansa.com)

Abb. 7.4: Lärmminderung CDA-Anflug im Vergleich zum Standardanflugv erfahren (Quelle: Kershaw, NATS 2000)

Verlegte Landeschwelle Im Bereich des Projektes HALS-DTOP (High Approach Landing System – Dual Threshold Operations)

wurde von 1999 bis 2004 am Frankfurter Flughafen eine versetzte Landeschwelle im Flugbetrieb

getestet (Abb. 7.5). Gemeinsam von Fraport, DFS und Lufthansa wurde das HALS-DTOP- Verfahren

für Maßnahmen zur Kapazitätserhöhung (höhere Landefrequenz) entwickelt (Abb. 7.6). Dabei wurde

die Landeschwelle der Bahn 25 L um 1500 m versetzt. Dadurch hat die neu entstandene Bahn 26 L

eine um 80 m vertikal verschobene Flugbahn. So erzielte man, aufgrund der längeren

Ausbreitungswege unterhalb des Flugweges, zusätzlich eine Lärmminderung von 1 dB (Abb. 7.7). /63/

/64/

http://konzern.lufthansa.com

77

Abb. 7.5: Schematische Darstellung HALS-DTO P- Verfahren (Quelle: DFS Deutsche Flugsicherung GmbH Juli 2000, www.dfs.de)

Abb. 7.6: Darstellung Kapazitätsoptimierung durch HALS-DTOP - Verfahren (Quelle: Fraport 2004, www.fraport.de)

Abb. 7.7: Darstellung Lärmminderungspotenzial HALS-DTOP - Verfahren (Quelle: SOURDINE I, ISR-Doc-D5-018, 2000)

Steilstartv erfahren Der Unterschied vom Schnellstartverfahren (= mod. ATA-Verfahren oder ICAO Procedure B) (Abb.

7.8) zum Steilstartverfahren (= IATA Verfahren, Climb-Cutback-Cleanup-Takeoff oder ICAO

Procedure A) (Abb. 7.9) tritt bei einer Flughöhe von ca. 1500 ft ein. So erreicht das Flugzeug beim

www.dfs.de

www.fraport.de

78

Steilstartverfahren die Geschwindigkeit, die ein Flugzeug beim Schnellstartverfahren schon bei 1500 ft

erreicht hat, erst ab 3.000 ft. Hinzu werden die Auftriebshilfen beim Steilstartverfahren im Gegensatz

zum Schnellstartverfahren, bei dem die bereits ab einer Höhe von 1500 m eingezogen werden, erst

auf einer Höhe von 3000 ft eingefahren. Obwohl sich beide Verfahren in der Umsetzung der

Geschwindigkeit bzw. Höhe differenzieren lassen, ergibt sich bei den Verfahren die gleiche

Triebwerksleistung, sowie eine gleiche Emittierung der Schadstoffmenge bzw. Verbrauch von Kerosin

/65/.

Abb. 7.8: Schematische Darstellung Steil-Startverfahren (Quelle: ICAO Doc. 8168 PANS OPS)

Abb. 7.9: Schematische Darstellung Schnell-Startv erfahren (Quelle: ICAO Doc. 8168 PANS OPS)

79

Alternativ e Landeklappenstellung im Anflug Es kann durch das Reduzieren der Landeklappenstellung („Final Flap Setting“ ab ca. 1.000 ft im

Anflug) von 30° auf 25° eine Lärmminderung erzielt werden (unterhalb der Flugbahn ab ca. 1.000 ft).

Durch die geringere Klappenstellung besteht ein niedrigerer Auftrieb und Widerstand, weshalb eine

geringere Triebwerksleistung benötigt wird und somit geringere Lärmemissionen der Triebwerke

entstehen (im Bereich nach dem Outer Marker).

Rotation des Pistensystems Eine Berücksichtigung und Ausnutzung fester Lärmpausen wird durch ein Rotationssystem bei der

Nutzung des bestehenden Start- und Landebahnen nach festgelegten Quoten (pro Runway oder

Betriebsrichtung) bewirkt. So sollen die An- und Abflüge nach vorab festgelegten Anteilen auf die

Start- und Landebahnen in verkehrsschwachen Zeiten verteilt werden. Damit erzielt man eine

Lärmminderung (Lärmpausen), bei zeitweise nicht überflogenen Bereichen.

Einsatz Low-Drag/Low-Power im Endanflug Hierbei handelt es sich um eine lärmarme Konfiguration (sog. "clean configuration") im Endanflugkurs.

Es wurde von Lufthansa und Fraport (damals FAG) bereits in den 70er Jahren entwickelt und ist im

Allgemeinen anerkannter Standard 2).

2) Das Low-Drag/Low-Power sieht vor, dass der Flugzeugführer nach Erreichen des Leitstrahls des

Instrumentenlandesystems (ILS) bei ca. 10 NM Distanz zum Aufsetzpunkt mit möglichst gering

ausgefahrener Auftriebshilfe, geeigneter Fluggeschwindigkeit, möglichst geringem Lastzustand der

Triebwerke und zunächst noch eingefahrenem Fahrwerk dem Gleitweg folgt, so dass geringerer

Triebwerkslärm und aerodynamischer Lärm erzeugt wird. Die Beschreibung des Low-Drag/Low-Power

Verfahrens findet sich im AIP Deutschland und wird dort zum Einsatz empfohlen. Für die lärmarme

Konfiguration wird das Fahrwerk möglichst spät ausgefahren und die Klappenstellung und Vorflügel

verbleiben möglichst lange in der "clean configuration" /60/.

80

8 Psychoakustik Die Psychoakustik ist ein Teilgebiet der Psychophysik. Sie untersucht auf welche Weise die

Sinnesorgane auf bestimmte physikalische Reizparameter reagieren. Man bezieht sich bei dieser

Untersuchung auf das Hörorgan und den Hörvorgang. Die Psychoakustik beschreibt den

Zusammenhang zwischen den physikalischen Eigenschaften eines Schallsignals und den daraus

resultierenden Hörempfinden.

Dieses Wissen der Übertragungsfunktionen des Gehörs ist immer dann von großer Relevanz, wenn

technische Mittel zur akustischen Kommunikation entwickelt oder verbessert werden sollen. Sinnvolle

Konstruktionen von Schallübertragungs- und Speicheranlagen in der Nachrichtentechnik sind nur

dann möglich, wenn das Übertragungsverhalten des Empfängers „Ohr“ bekannt ist. Aber auch die

Entwicklung der Psychoakustik zur Lärmbekämpfung und Lärmvermeidung spielt eine wichtige Rolle.

Hinzu liefert der Vergleich zwischen der Kennlinie eines gesunden Gehörs und der eines erkrankten in

der Medizin wichtige Rückschlüsse auf die Ursache der Erkrankung /66/.

Ruhehörschwelle und Hörfläche Das menschliche Gehör kann nur akustische Ereignisse innerhalb eines bestimmten Frequenz- und

Schallpegelbereiches wahrnehmen. Das bedeutet, dass beim Menschen die Hörempfindung nur von

Schallereignissen ausgelöst wird, deren Frequenz im Bereich von 20 Hz bis 20 kHz liegen. Außerdem

ist für die Hörbarkeit noch ein gewisser Mindestschalldruck von p = 20 µPa erforderlich. Dieser

Mindestschalldruck entspricht einem Schalldruckpegel von 0 dB.

Zur grafischen Darstellung (Abb. 8.1) der Ruhehörschwelle, wird der Schalldruckpegel, der notwendig

ist um einen Ton, den man soeben noch hören kann, als Funktion der Frequenz aufgetragen. Erhöht

man den Schalldruck, so wird man ab einem bestimmten Schalldruckpegel beim Hören der Töne

Schmerz empfinden. Durch Auftragen dieser Schalldruckpegel über die Frequenz erhält man die

Kurve der Schmerzschwelle. Den Bereich zwischen Ruhehörschwelle und Schmerzschwelle

bezeichnet man als Hörfläche. Bei Überschreitung der Schmerzschwelle muss mit bleibende Schäden

des Gehörs gerechnet werden.

81

Abb. 8.1: grafische Darstellung Ruhehörschwelle und Schmerzschwelle (Quelle: http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak3.htm)

Zwischen den Werten des Schalldruckpegels im Bereich der Ruhehörschwelle und dem der

Schmerzschwelle liegen bis zu 6 Zehnerpotenzen. Das heißt, dass der Schalldruck der Töne,

zwischen ein und zwei kHz, im Bereich der Schmerzschwelle etwa 100.000 mal stärker ist, als im

Bereich der Ruhehörschwelle /67/.

Auswirkung auf das Hörempfinden durch Alterung und Lärmeinwirkung Mit steigendem Lebensalter verändert sich die Hörschwelle des Menschen. Dies äußert sich in einer

altersabhängigen Anhebung der Ruhehörschwelle und endet in der so genannten

Altersschwerhörigkeit. Der Verlauf der Anhebung der Ruhehörschwelle mit steigendem Alter, ist in der

untenstehenden Grafik (Abb. 8.2) dargestellt.

Abb. 8.2: Veränderung des Hörempfinden bei zunehmenden Alter (Quelle: http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak5.htm)

Aber auch durch übermäßige Lärmeinwirkung kann ein angehobener Verlauf der Ruhehörschwelle

eintreten. Dieser Vorgang wird als Lärmschwerhörigkeit bezeichnet.

Fanlärm

Strahllärm

http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak3.htm

http://www.dasp.uni-

82

Im Anfangsstadium der Lärmschwerhörigkeit bleibt die Anhebung der Ruhehörschwelle zunächst

unbemerkt, da zuerst das Anheben in Frequenzbereichen außerhalb des Sprachbereichs auftritt und

damit keine gravierende Rolle für die alltägliche Hörwahrnehmung spielt. Durch weitere Überlastung

des Hörempfindens schiebt sich der Bereich der Schädigung zunehmend in den Sprachbereich und

führt zu gravierenden Höreinbußen. Die Ursache durch Lärmeinwirkungen für diese irreparablen

Hörschäden der Nervenzellen im Innenohr ist auf Grund der sich nicht regenerierbaren Sinnenzellen

zurückzuführen. /68/

Tonhöhe Die Frequenz beeinflusst in erster Linie die Tonhöhenempfindung reiner Töne. Bei der Untersuchung

der Tonhöhenwahrnehmung beliebiger Schallsignale wird deutlich, dass der Zusammenhang

zwischen der Frequenz eines Schallsignals und der resultierenden Tonhöhenempfindung wesentlich

komplizierter und von weiteren beteiligten Schallparametern abhängig ist. Die aurale Messung der

Periodendauer eines Schallereignisses zum analysieren der Tonhöhen, erweist sich zur Erklärung der

Tonhöhenempfindung als unzureichend. Erst durch die zusätzliche Anwendung einer auralen

Fourieranalyse wird eine differenzierte schallparameterabhängige Wahrnehmung der Tonhöhe

möglich.

Die Maßeinheit für die psychoakustische Größe Tonheit ist mel und beschreibt die wahrgenommene

Tonhöhe. Stanley Smith Stevens, John Volkman und Edwin Newmann haben die Mel-Skala 1937

vorgeschlagen. Der musikalische Ton C ist die Basis für die Definition der Mel-Skala. Diesem Ton, mit

der Frequenz f = 131 Hertz, wird die Tonheit Z = 131 mel zugeordnet. Bei einer Verdopplung der

Wahrnehmung eines Tones, erhält die Tonheit den doppelten Wert. Eine Verringerung auf die Hälfte

der Wahrnehmung eines Tones, hat die Tonheit den halben Wert. Die Tonheitsskala kann mit Hilfe

psychoakustischer Versuche bestimmt werden. Für den Zusammenhang zwischen Tonheit und

Frequenz gilt:

Die Skalen von Tonheit und Frequenz stimmen bei Frequenzen unter 500 Hz überein. Somit

entspricht eine Verdopplung der Frequenz von 100 Hz auf 200 Hz auch eine Verdopplung der Tonheit

von 100 mel auf 200 mel. Die wahrnehmbare Änderung der Tonhöhen ist gebunden an die

Schallereignisse von der Frequenz. Ein Frequenzunterschied von 1,8 Hz ist unterhalb einer Frequenz

von 500 Hz gerade noch hörbar.

In einem nichtlinearen Zusammenhang stehen Frequenz und Tonheit, wenn die Frequenz über 500

Hz liegt. So verdoppelt sich die Tonheit von 1.100 mel auf 2.200 mel erst bei einer Erhöhung der

Frequenz eines Tons von 1.500 Hz auf 10.000 Hz. Die Tonintervalle werden kleiner wahrgenommen.

Bei einer Frequenz oberhalb von 500 Hz muss die Frequenzänderung mindestens 3,5 Promille groß

sein, damit eine Änderung der Frequenz erkennbar ist. Die Abbildung 8.3 zeigt die kleinsten hörbaren

Frequenzunterschiede eines Geräusches als Funktion in Abhängigkeit von dessen Frequenz.

83

Abb. 8.3: Frequenzänderung eines Tones in Abhängigkeit dessen Frequenz (Quelle: http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak8.htm)

Dabei ist die rote Kurve der ursprüngliche Verlauf der Funktion und die blaue Kurve die Näherung des

Funktionsverlaufs. So sieht man, dass bei steigender Frequenz der Frequenzunterschied zwischen

zwei Tönen größer werden muss, um einen Unterschied der Frequenz wahrnehmen zu können.

Da die Tonhöhenwahrnehmung und Innenohr-Mechanik in einem engen Verhältnis zueinander

stehen, besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der Tonheit und dem Ort maximaler

Schwingungsamplitude der Basilarmembran des Innenohrs. Dementsprechend sind gleiche Strecken

auf der Basilarmembran, auch gleiche Tonheitsdifferenzen.

Bei einer konstanten Breite von 3,9 mel lassen sich 620 Empfindungsstufen der Tonheit

unterscheiden. 2.900 mel umfasst der gesamte menschliche Hörbereich von 16 Hz und 19.000 Hz.

Ein weiteres Maß der Tonheit ist das Bark: 1 Bark = 100 mel oder 1 mel = 0,01 Bark

Bei Änderung des Schalldruckpegels eines Tones bewirkt das auch eine Tonhöhenänderung eines

Tones mit fester Frequenz. Dieser Effekt wird als Tonhöhenparadoxon bezeichnet und wurde bereits

im 19. Jahrhundert entdeckt. Eine Schalldruckpegelerhöhung senkt bei konstanter Frequenz die

empfundene Tonhöhe und eine Schalldruckpegelerminderung hebt bei konstanter Frequenz die

empfundene Tonhöhe. Im Frequenzbereich um 2.000 Hz bleiben die Tonhöhen unbeeinflusst /69/.

Abb. 8.4: Tonhöhenabweichungen in Abhängigkeit v om Schallpegel bei v ier unterschiedlichen Frequenzbereichen (Quelle: http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak9.htm)


http://www.dasp.uni-

84

Abb. 8.5: kleinster wahrnehmender Frequenzhub eines Tones in Abhängigkeit des Schallpegels (Quelle: http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak9.htm)

In der Abbildung 8.4 wird die relative Tonhöhenabweichung in Abhängigkeit vom Schalldruckpegel für

vier Frequenzbereiche dargestellt. Dabei liegt der Referenzschalldruckpegel bei 60 dB. Trägt man die

Änderung des kleinsten wahrnehmenden Frequenzhubs eines Tones in Abhängigkeit des

Schalldruckpegels in der Abbildung (Abb. 8.5) auf, sieht man diesen Zusammenhang bei konstanter

Frequenz /70/.

Die Wahrnehmung der Schallstärke Das Wahrnehmen der Schallstärke wird über die Lautstärke oder Lautheit empfunden. Dieses

Empfinden des Schalls hat einen physikalischen und einen subjektiven Aspekt. Dabei ist die

Schallstärke physikalisch über den Schalldruck definiert. Die aus der Schallstärke re sultierende

subjektive Hörempfindung, Lautheit, reicht für die Beschreibung der physikalischen Schallstärke allein

nicht aus. Denn auch der Frequenzbereich, die Bandbreite und die Dauer des Schallsignals haben

Einfluss auf die vom Gehör gebildete Lautheit.

Der Verlauf der Lautstärkenempfindung bei unterschiedlichen Schallpegeln in Abhängigkeit von der

Frequenz ist in der Abbildung 8.6 dargestellt. Dabei wird gezeigt, dass das Gehör nicht bei jeder

Frequenz eine gleiche Empfindung aufweist. Trotz gleichen Schallpegels werden die Sinustöne

verschiedener Frequenzen unterschiedlich laut wahrgenommen /71/.


85

Abb. 8.6: Hörempfinden bei unterschiedlichen Schallpegeln in Abhängigkeit v on der Frequenz (Quelle: http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak16.htm)

Die Dauer eines Schallsignals hat für die Wahrnehmung der Lautheit eines Tones eine Bedeutung.

Oberhalb der Dauer von 200 ms gilt für Lautheitsbildung ein Schall als Dauerschall, da die

Lautheitsempfindung nicht weiter zunimmt, wenn man die Dauer der Aussendung des Schalls über

diesen Zeitraum ausdehnt. Unterhalb von 200 ms erscheinen Töne gleicher Frequenzen und

Amplituden leiser als vergleichbare Töne mit längerer Schalldauer.

Wie groß ein Pegelunterschied zwischen zwei Tönen sein muss, damit das Gehör diesen Unterschied

erfassen kann, wird in der Abbildung 8.7 als Beispiel bei der Frequenz von 1000 Hz gezeigt. Die

Pegeldifferenzen ΔL in dieser Grafik hängen von der Frequenz (1000 Hz) des Tones und von dessen

Grundschallpegel ab.

Abb. 8.7: wahrnehmbare Pegeldifferenzen über den Schallpegel bei der Frequenz v on 1000Hz (Quelle: http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak17a.htm)

Gibt man gleichzeitig auf beide Ohren dasselbe Schallsignal (binaurale Darbietung), so stellt sich eine

bestimmte Wahrnehmung der Lautstärke ein. Gibt man dieses Schallsignal, bei unverändertem

Schalldruckpegel nur auf einem Ohr (monaurale Darstellung), so erwartet man, dass sich die

Lautstärkenempfindung nicht ändert. Dies ist aber nicht der Fall. Bei einer monauralen Darbietung

sinkt die Lautheit eines Schallsignals bei gleich bleibendem Schallpegel um 50% bis 70% gegenüber


http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak17a.htm

86

der binauralen Darbietung. So kann man in der binauraler Schalldarbietung sagen, dass die

Gesamtlautheit etwa der Summe die von jedem Ohr allein gebildeten Lautheit ist. Dies ist auch

gegeben, wenn auf beiden Ohren verschiedene Signale kommen.

Schärfe Die Schärfe ist eine Empfindungsgröße, die durch hochfrequente Anteile in einem Geräusch

verursacht wird. Die Einheit der Schärfe ist „acum“ (lat.: scharf). Auch die Schärfe bildet die

menschlichen Empfindungen linear ab. Der Wert 1 acum ist einem Schmalbandrauschen bei 1 kHz

mit einer Bandbreite kleiner als 150 Hz und einem Pegel von 60 dB zugeordnet /72/.

Rauigkeit In der Psychoakustik ist die Rauigkeit eine Empfindungsgröße, deren Wert durch Hörversuche

ermittelt wird. Asper ist die Maßeinheit der Rauigkeit eines Geräuschs. Ein zu 100 % mit 70 Hz

modulierter 1-kHz-Sinuston bei einem Schalldruckpegel von 60 dBSPL (decibel sound pressure level)

entspricht ein Asper. Als rau wird ein Schall mit Modulationsfrequenzen im Bereich von 20 bis 150 Hz

empfunden. Durch aufwändiges Rechenverfahren lässt sich diese Empfindung nachbilden /73/.

Schwankungsstärke Eine Messgröße für die subjektiv empfundene Schwankung der Lautstärke ist die

Schwankungsstärke. Vacil ist die Einheit der Schwankungsstärke. Wie die Lautheit (in sone), die

Schärfe (in acum) und die Rauigkeit (in asper), gehört die Schwankungsstärke zu den Zwicker-

Parametern. Einem amplitudenmodulierten 1 KHz-Ton von 60 dB Schalldruckpegel bei einer

Modulationsfrequenz von 4 Hz und einem Modulation von 100% entspricht ein vacil. Die

Modulationsfrequenz des Geräusches muss mit recht hoher Genauigkeit bestimmt werden, wodurch

Signallängen von mindestens 4 Sekunden nötig werden. Da die Schwankungsstärke verhältnisskaliert

ist, besitzt die Schwankungsstärke bei ein doppelt so schwankend empfundenes Geräusch wie der

Definitionsschall zwei vacil. /74/

Beurteilungspegel Der Beurteilungspegel dient, bezogen auf einen bestimmten Zeitraum, zur Kennzeichnung der

Belastung eines zu schützenden Bereiches durch Straßenverkehrs-, Schienenverkehrs-, Anlagen-

oder Freizeitlärm. Dieser ist nicht identisch mit dem Schalldruckpegel, welcher mit Hilfe eines

Schallpegelmessers ermittelt wird. Der Beurteilungspegel wird nach DIN 45645–1 gebildet /75/.

Er wird aus dem gemessenen oder prognostizierten äquivalenten Dauerschallpegel der Geräuschart,

bezogen auf einen Zeitraum, und Zuschlägen für Geräuschcharakteristika und besondere Störwirkung

gebildet. Bei Straßen-, Schienenverkehrs- und Anlagenlärm werden jeweils die Beurteilungspegel für

Tag (06.00 bis 22.00 Uhr) und Nacht (22.00 bis 06.00 Uhr) ermittelt. Diese kennzeichnen dann die

Geräuschsituation.

Maskierungseffekte Wenn die Überlagerung eines oder mehrere Störschalle die Hörbarkeit eines Schalls beeinflusst,

nennt man Verdeckungs- oder Maskierungseffekt. Ein wirkender Reiz auf das Ohr setzt die

Empfindlichkeit des Gehörs für andere Reize herab. Dies tritt zum Beispiel bei einem Gespräch in

ruhiger Umgebung und mit leicht führenden Schallpegeln auf, wenn ein Maskierer den Sprachschall

87

so überdeckt, dass man bei gleich bleibenden Pegel sich nicht weiter Unterhalten kann oder das

Gespräch nur mit lauterer Stimme fortführen kann.

Nicht nur die Lautstärkepegel sind für die Verdeckungseigenschaften der Störschalle verantwortlich,

sondern auch die spektrale Zusammensetzung des Maskierers. So kann allgemein ein Schall höherer

Frequenz einen tieffrequenteren Schall nur dann verdecken, wenn zwischen den beiden Schallen der

Frequenzabstand gering ist. Andersherum kann ein Schall mit einer tiefen Frequenz nur dann einen

höherfrequenten Schall verdecken, wenn er einen wesentlich größeren Schallpegel besitzt.

Wird ein Sinuston mit weißem Rauschen überlagert, nennt man die Hörschwellen Mithörschwellen.

Diese Mithörschwelle gibt an, wie hoch ein Schalldruckpegel eines Schalls sein muss, damit der

Schall neben dem überlagerten Störschall noch wahrnehmbar ist. Darum liegt die Mithörschwelle

deutlich über der Ruhehörschwelle. Der Verlauf der Mithörschwelle mit unterschiedlicher Intensität ist

in der Abbildung 8.8 aufgetragen /76/.

Abb. 8.8: Abstände der Mithörschwellen zur Ruhehörschwelle bei unterschiedlicher Intensität (Quelle: http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak21.htm)

Richtungshören und Schallquellenlokalisation Mit Hilfe des Gehörs lässt sich die Richtung einer natürlichen Schallquelle und die räumliche

Ausdehnung von den Schallwellen sehr genau bestimmen und zur räumlichen Orientierung nutzen.

Die Unterschiede zwischen den beiden Ohrsignalen verursacht die Lokalisierung des Schalls in der

horizontalen Ebene, die sich durch die interaurale Übertragungsfunktion ergeben. Dabei treten

Laufzeit- und Pegeldifferenzen zwischen den Ohrsignalen auf. Diese beiden Effekte werden zur

räumlichen Orientierung bei natürlichen Schallsignalen genutzt. Aber auch zur

Schallquellenlokalisierung nutzt man diese beiden Effekte. /77/

Dezibel, Phon und Sone Dezibel, Phon und Sone sind Begriffe, die bei Lärmentwicklung genannt werden.

Der gängigste Begriff ist Dezibel. Er ist ein Zehntel von einem Bel und ist das logarithmische

Verhältnis zweier gleichartiger Leistungs- bzw. Energiegrößen, welches dimensionslos ist. Für Dezibel

gibt es in der Signaltechnik und Akustik Bezugswerte. Hierzu gehört der Schalldruckpegel mit 0 dB.

Dieser Schalldruckpegel wird entweder als dB SPL (Sound Pressure Level) oder dB(A) (Adjusted)

angegeben. Letzteres bezeichnet einen Filter, der frequenzabhängige, menschliche Hörempfinden

berücksichtigt. Da es eine logarithmische Größe ist, führt eine Verdoppelung der Lärmquellen zu einer


88

Erhöhung um 3 dB. Das menschliche Ohr empfindet eine Erhöhung um 6 dB als Verdoppelung der

Lautstärke, wenn sich der Schalldruckpegel vervierfacht hat. Ein gesundes Ohr kann bereits einen

Schalldruckpegel von 0 dB (A) wahrnehmen (Hörschwelle, 20 µPa), bei Werten über 120 dB (A) wird

die Geräuschbelastung unerträglich laut (Schmerzgrenze, 20 Pa). Eine Langzeiteinwirkung von über

85 dB(A) führt zu Gehörschäden. Jedoch sagt Dezibel nichts darüber aus, wie laut Schall empfunden

wird /78/.

Abb. 8.9: Zusammenhang zwischen Sone und Phon (Quelle: http://www.sengpielaudio.com/RechnerSonephon.htm)

Die Maßeinheit der psychoakustischen Größe Lautstärkepegel ist das Phon. Das Phon wird benutzt,

um die empfundene Lautstärke zu beschreiben, mit der ein Mensch ein Schallereignis als Hörereignis

wahrnimmt. Der Wert in Phon gibt an, welchen Schalldruckpegel (in dB) ein Sinuston mit einer

Frequenz von 1000 Hz besitzt, der genauso laut ist, wie das Schallereignis empfunden wird. Durch

diesen Vergleich, der empfundenen Lautstärke eines beliebigen Schallsignals mit der Lautstärke eines

Referenzsignals (dem Sinuston bei 1000 Hz), ist es möglich die Hörempfindung mit einem Pegelwert

zu beschreiben, der unabhängig vom Spektrum des Signals ist.

Es hat sich herausgestellt, dass die dBA-Angaben nur ungenügend die physiologischen Bedingungen

berücksichtigen. Der Mensch empfindet Töne bestimmter Frequenzbereiche störender als Töne mit

einer anderen Frequenz. Außerdem reagiert der Mensch bei abnehmender Schallintensität

empfindlicher. Deshalb spricht man heute eher von Lautheit als von Schalldruckpegel. Sone ist die

Formeleinheit für die Lautstärke oder Lautheit eines Geräusches. Ein sone entspricht 40 phon oder 40

dB SPL bei 1000 Hz Sinus. Zwei sone sind 50 phon. Es muss berücksichtigt werden, dass es nur bei

Tönen mit konstanter Frequenz einen Zusammenhang zwischen Sone- und dB(A)-Werten gibt. Somit

lassen sich nur frequenzreine Signale ineinander umrechnen.

Die Normen DIN 45631 und ISO 532 B beschreiben Messverfahren zur Lautheitsmessung. Der

Lautstärkepegel in phon oder die Lautheit in sone werden damit wahlweise bestimmt. Mit der

http://www.sengpielaudio.com/RechnerSonephon.htm

89

vereinfachten Formel 8.1 kann bei einem Lautstärkepegel oberhalb von 40 phon, d. h. für Lautheiten

größer als 1 sone, eine Beziehung zwischen der Lautheit N in sone und dem Lautstärkepegel LN in

phon bestimmt werden (ISO-Empfehlung ISO/R 131-1959). Abbildung 8.9 zeigt den Zusammenhang

zwischen dem Lautstärkenpegel (Phon) und die Lautheit (sone). Oberhalb von 40 phon (1 sone) ist

die Kurve linear. Unterhalb 40 phon (1 sone) ist der Zusammenhang zwischen dem Lautstärkepegel

und der Lautheit nicht mehr linear. Deshalb ist die Anwendung der Formel 8.1 und Formel 8.2

unterhalb von 40 phon bzw. Lautheiten kleiner als 1 sone nicht mehr korre kt (Formel 8.1 und Formel

8.2 als gestrichelte Kurve in der Abbildung 8.9 dargestellt). /79/ /80/

Formel 8.1: Lautheit N (für LN > 40 phon)

Formel 8.2: Lautstärkepegel LN (für N > 1 sone)

9 Wirbelschleppe Durch den Triebwerksstrahl oder durch den Abtrieb an den Tragflügeln entstehen so genannte

Wirbelschleppen (auch Wirbelzöpfe oder Randwirbel genannt). Sie treten bei fliegenden Flugzeugen

auf und können dort minutenlang vorhanden bleiben. Aber auch bei der Bewegung am Boden sind

Wirbelschleppen vorhanden. Die Intensität der Wirbelschleppen am Boden ist jedoch sehr gering und

hat daher kaum Auswirkungen. Man unterscheidet zwischen dem Auftreten von Wirbelschleppen am

Ende der Tragflächen, unsichtbaren Luftverwirbelungen, und Wirbelschleppen, die im Zuge von

Kondensationsprozessen sichtbar werdenden Wolkenspuren (Abb. 9.1 und Abb. 9.2). Bei

Wirbelschleppen handelt es sich um zopfartige, gegenläufig drehende Luftverwirbelungen. Das

Gewicht des Flugzeuges hat einen großen Einfluß auf die Stärke der Wirbelschleppen. Dazu haben

Wind und Atmosphäre einen großen Einfluss auf die Lebensdauer der Wirbelschleppen /81/ /82/.

90

Abb. 9.1: Mit Rauch sichtbar gemachte Randwirbel (Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Wirbelschleppe)

Abb. 9.2: Boeing 747 mit Anfahrtswirbel in Basel (Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Wirbelschleppe)

Bedingt durch den Auftrieb des Flugzeugs entstehen Wirbelschleppen. Sobald das Bugrad beim

Starten abhebt treten beim Flugzeug erstmals am Rotationspunkt Wirbelschleppen auf. Dabei ist die

Intensität neben der Größe und Masse des Flugzeugs im Wesentlichen von der Geometrie,

insbesondere der Tragflächen, und auch vom Anstellwinkel des Flugzeugs abhängig.

Durch die Wirbelschleppen entsteht eine Gefahr für nachfolgende Flugzeuge, da die Verwirbelung so

eine große Kraft erzeugen, dass sie die Belastungsgrenze der Bauteile von den Flugzeugen

überschreiten und somit zerreißen können. Es könnten auch so große Ablenkungen des Flugzeuges

http://de.wikipedia.org/wiki/Wirbelschleppe


91

ergeben, dass sie nicht mehr sicher zu steuern sind und so von der Start- und Landebahn abkommen.

So wurden für Starts und Landungen zeitliche und geometrische Abstände eingeführt. Diese Abstände

sind in Gewichtsklassen eingeteilt. In Europa gibt es drei Gewichtsklassen (light bis 7 t, medium bis

136 t, heavy ab 136 t). Ausnahme hierfür ist die Boeing 757. Sie wird trotz eines Gewichtes von unter

136 t in die Heavy-Klasse eingeteilt, da sie schon mehrfach kurz vor einem Unfall durch

Wirbelschleppen stand. In den USA existiert für die Boeing 757 eine eigene Klasse, die Medium-

Heavy-Klasse. Diese Abstandseinhaltungen ist für die Flughafenbetreiber ein großes Hindernis die

Kapazität eines Flughafens voll ausnutzen zu können /83/.

Nicht nur am Flughafen bestehen Probleme, sondern auch Wohngebiete, die nah am Flughafen liegen

und von startenden und landenden Flugzeugen überquer werden sind von den Luftverwirbelungen

betroffen. So gibt es Berichte die besagen, dass schon ganze Dächer von den hinüber fl iegenden

Flugzeugen herunter gerissen worden sind. In dem Stadtteil Düsseldorf-Lohausen kann man

beobachten, dass an den Wohnhäusern mit Dachziegeln Abfanggitter kurz vor der Regenrinne

installiert sind. Sie sollen die herunter fallenden Dachziegel auffangen und somit ein Herabstürzen auf

die Anwohner verhindern.

9.1 Entstehung von Wirbelschleppen Jedes Flugzeug braucht einen Auftrieb um fl iegen zu können. Ein Auftrieb entsteht durch die Luft, die

die Tragflügel umströmt. Dabei strömt ein Drittel der Luft unter den Tragflächen entlang und zwei

Drittel der Luft oberhalb der Tragflächen entlang. Betrachtet man die Luftströmung an den Tragflächen

im Detail, so sieht man, dass die Luft an der Oberseite schneller als die Luft an der Unterseite fließt.

Damit erklärt sich nach dem Bernoulli -Effekt die Druckdifferenz an der Oberseite und Unterseite. Den

größten Anteil des Auftriebs verrichtet die Oberseite einer typischen Tragfläche. Diese Tragflächen

haben meist eine konvex gewölbte Oberseite, welche den Geschwindigkeitsunterschied zwischen den

beiden Seiten verstärkt und somit den Auftrieb verbessert /84/.

Abb. 9.3: Luftstrom um die Tragfläche (Quelle: http://www.vision-ing21.de/downloads/solarflugzeug.pdf)

Generell kann jeder flache Körper einen Auftrieb auslösen, der einen schrägen Anstellwinkel zur

Luftströmung hat. Dies ist der Grund, dass ein Papierflieger fl iegt oder man auf eine aus einem

fahrenden Auto ausgestreckte Hand eine Kraft ausüben muss. So ist auch jedes Flugzeug in der Lage

auf dem Rücken zu fliegen.

Die Veränderung des Anstellwinkels hat eine große Auswirkung auf dem Auftrieb. Allerdings löst sich

ab einem zu großen Winkel die Luftströmung von der Oberseite der Tragflächen ab. Somit bricht der

Auftrieb zusammen und es entstehen Luftwirbel.

http://www.vision-

92

Nach dem Newton’schen Gesetz, Kraft gleicher Gegenkraft, entsteht ein Gegendruck an der

Unterseite und ein Sog an der Oberseite. Treffen beide Luftströme (Oberseite und Unterseite) nach

der Tragfläche wieder aufeinander, entstehen so durch die Druckdifferenz bzw. der Geschwindigkeit

Wirbel, auch Anfahrwirbel genannt (Abb. 9.3).

Gleichzeitig zum Anfahrwirbel tritt eine Wirbelströmung um den Tragflügel mit entgegengesetzt

gleicher Zirkulation auf. Diese Zirkulation nennt man auch „gebundener Wirbel“ (Abb. 9.4) /85/.

Abb. 9.4: Gebundener Wirbel (Zirkulation) und Anfahrwirbel an einem gerade in Bewegung gesetzten Tragflügel (Quelle: http://www.bionik.tu-berlin.de/institut/skript/B1-08Fo8.ppt)

Da der abschwimmende Anfahrwirbel nicht alleine existieren kann, muss dieser Gegenwirbel

entstehen. Ansonsten würde sein Drehgeschwindigkeitsfeld einen unendlichen Energieinhalt besitzen.

Die Formel 9.1 beschreibt das Geschwindigkeitsfeld des gebundenen Wirbels. Hierbei ist die

Geschwindigkeit ϕv abhängig vom Radius r (Abb. 9.5).

Abb. 9.5: Mathematische Strömung Potentialwirbel (Quelle: http://www.bionik.tu-berlin.de/institut/skript/B1-08Fo8.ppt)

rrv π= 2)( Γϕ

Formel 9.1: Geschwindigkeitsfeld der Zirkulation

Gebundener Wirbel (Zirkulation)

Anfahrwirbel

http://www.bionik.tu-berlin.de/institut/skript/B1-08Fo8.ppt

http://www.bionik.tu-

93

=ϕv Geschwindigkeitsfeld

=r Radius

=Γ Zirkulation

Durch das Druckgefälle zwischen Unter- und Oberseite wird eine Strömung zu den Flügelenden hin

erzwungen. Denn dort muss ein Druckunterschied von Null herrschen. Der Auftrieb und damit auch

die Zirkulation des „tragenden" Wirbels von der Tragflügelmitte nimmt zum Ende hin stetig

ellipsenförmig ab (Abb. 9.6). Dadurch entsteht dauerhaft am Flügelende eine Zirkulation, die in Form

freier Wirbel (Randwirbel) auftritt.

Diese Widerstandsart hat also mit dem sonstigen reibungsbedingt am Flugzeug auftretenden

Widerstand nichts zu tun.

Abb. 9.6: Wirbelsystem am Flugzeug (Quelle: http://www.toeging.lednet.de/flieger/profi/aerodyn.htm)

9.2 Reduzierung von Wirbelschleppen In erster Linie begibt sich die Forschung dahin, dass sie durch eine Reduzierung der Wirbelschleppen

die Flugsicherheit verbessern wollen. Dabei geht es vor allem um die Erhöhung der Kapazitäten von

den Flughäfen. Denn die Flughäfen haben im Schnitt jährlich eine Zunahme des Flugverkehrs von

5%. Durch die jetzige Technik der Wirbelschleppen kommt es bei immer höheren Flugverkehr zu

Verspätungen. Dies ist auch ein Grund warum am Düsseldorfer Flughafen immer öfters das

Nachtflugverbot aufgehoben wird /86/.

Um die Kapazität der Flughäfen zu Erhöhen, werden Systeme erforscht, indem man verschiedene

Landebahnen benutzt oder man einen anderen Start- und Landepunkt auf der Landebahn für die

nachfolgenden Maschinen setzt. In der Entwicklung ist auch ein Detektions- und Warnsystem, die die

Wirbelschleppen erkennt und ggf. vor der folgende Gefahr warnt. /87/ /88/

10 Geruchsbelästigung Die Geruchsbelästigung ist neben dem Fluglärm ein weiteres Problem für die Anwohner aus dem

Umfeld eines Flughafens. Hierbei sind besonders die Anwohner aus der direkten Umgebung des

Flughafens betroffen. Bei dem Geruch handelt es sich um Kerosin, sowie die Stoffe aus der

Verbrennung von Kerosin. Die Stoffe die bei der Verbrennung von Kerosin entstehen sind

http://www.toeging.lednet.de/flieger/profi/aerodyn.htm

94

Kohlenwasserstoffe, Schwefeloxide, Stickstoffoxide, Staub und Ozon, sowie Kohlenmonoxid und

Kohlendioxid /89/ /90/ /91/.

10.1 Kerosin Reines Kerosin ist eine farblose bis gelbe visko se Flüssigkeit. Sie hat einen charakteristischen Geruch

und ist entzündlich. Kerosin kann mit der Luft bei Temperaturen über 37°C ein explosives Gemisch

bilden. Durch schütteln, fl ießen oder ähnliches können elektrostatische Aufladungen auftreten.

Kerosin ist ein Gemisch, welches aus mehreren verschiedenen Petroleumkohlenstoffen besteht. So

können je nach Herstellung und Zusammensetzung unterschiedliche physikalische Eigenschaften

vorkommen /92/ /93/.

Bei Verschlucken, Einatmen oder Hautkontakt werden die Atemwege bzw. die Haut schwach gereizt.

Bei einem Kontakt mit den Augen kommt es zu einer Rötung. Als Reizung der Haut macht sich eine

Austrocknung und Schorfbildung erkennbar. Bei längerem Kontakt mit der Haut kann eine Dermatitis

ausgelöst werden. Durch das Verschlucken von Kerosin kann es zur Übelkeit, Durchfall, Erbrechen

und abdominellen Schmerzen kommen. Bei Aufnahme durch die Atemwege kommt es zu

Kopfschmerzen, Verwirrung und Schwindel. Außerdem kann es bei oraler Einnahme zu einer

Aspiration mit einer nachfolgenden Aspirationspneumonie führen (Abb. 10.1).

Es sollte in der Nähe eine offene Flamme oder Funkenbildung vermieden werden. Zudem sollte nicht

beim Umgang mit Kerosin geraucht werden (Abb. 10.2). Beim Arbeiten mit Kerosin sollte man zum

Schutz für die Haut und die Augen geeigneten Schutzmaterialien tragen. Außerdem ist Kerosin

gefährlich für die Umwelt (Abb. 10.3).

Abb. 10.1: Gefahrensymbol Umweltgefährlich (Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Gefahrensymbol)

Abb. 10.2: Gefahrensymbol Gesundheitsschädlich (Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Kerosin)

Abb. 10.3: Gefahrensymbol Leichentzündlich (Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Kerosin)

http://de.wikipedia.org/wiki/Gefahrensymbol

http://de.wikipedia.org/wiki/Kerosin


95

Kerosin ist ein Kraftstoff für die Luftfahrt. Es wird als Energiequelle für die Gasturbinentriebwerke,

welche für den Antrieb von Düsen- und Turbopropflugzeugen, sowie Hubschraubern benutzt werden,

gebraucht.

Aus den Kolonnenböden des Mitteldestil lats wird das Kerosin entnommen. Das Mitteldestillat wird bei

der Erdölrektifikation gewonnen. Durch den engen Fraktionierschnitt sind nur wenig leichte und wenig

schwere Kohlenwasserstoffverbindungen im Kraftstoff vorhanden. So kommt es, dass sich das

Kerosin nicht zu früh entzündet und fast rückstandsfrei verbrennt. Dazu ergibt der mittlere

Siedebereich des Kerosins Aufschluss, welches für das Kerosin eine weit gestreckte, flache Siedelinie

ergibt (Abb. 10.4).

Das Kerosin enthält gesättigte gerade und verzweigte Ketten von aliphatischen und zyklischen

Kohlenwasserstoffen zwischen C6- bis C16-Kohlenstoffatomen. Der Aromatenanteil liegt bei rund 15 –

25 % und der Höchstgehalt an Schwefel beträgt maximal 0,4 %. Es enthält nicht viele leichtflüchtige

Anteile und ist kältestabil bis zu -60 °C (je nach Sorte). Der Siedebereich befindet sich zwischen 175

– 325 °C.

Kerosin besteht überwiegend aus (UBA - Umweltbundesamt, 1995):

• n- und iso-Alkanen (C8 bis C16) 15 – 65 %

• Cycloalkanen 20 – 80 %

• Alkylaromate 15 – 30 %

• Benzol und Toluol (sind herstellungsbedingt nur in Spuren enthalten)

Toluol hat laut experimentellen Studien eine schädliche Wirkung auf das Nervensystem und Benzol

hat eine kanzerogene Wirkung (Leukämie)./94/

Einigen Quellen zufolge enthält Kerosin heutzutage kein Benzol mehr. Trotzdem werden Messungen

von Benzol an Flughäfen durchgeführt./95/ /102/

96

Abb. 10.4: Siedelinien verschiedener Kraftstoffe (Quelle: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Siedekurv en_white.sv g&filetimestamp=20090216000915)

Zum Kerosin werden zahlreiche Additive Zugaben gegeben, um die Verwendung als

Flugzeugtreibstoff möglich zu machen. U.a. werden folgende Additive dazu gegeben:

- Antistatikmittel: verhindern oder reduzieren das statische Aufladen des Treibstoff beim Betanken

- Korrosionsschutzmittel: verhindern Korrosion in den Tanks.

- Emulgatoren: erlauben es, in engen Grenzen Kondenswasser zu binden

- Antischaummittel: verhindert ein Aufschäumen des Kraftstoffes beim Betankungsvorgang

- Biozide: verhindern ein Bewuchs des Tankinnenraumes mit Pilzen und Bakterien, die ein Abfallstoff

ausstoßen der Korrosion stark fördert

- Fließv erbesserer: setzten den Stockpunkt auf einen niedrigeren Wert, indem sie die

Paraffinausscheidung verhindern/ reduzieren

Außerdem werden seit einiger Zeit Zusatzstoffe verwendet, die die Schwarzrauchentwicklung

eindämmen.

Heutzutage, außer in den USA, wird in der internationalen zivilen Luftfahrt fast überall die

Spezifikation JET A-1 verwendet. Es hat einen etwas niedrigeren Freezing-Point (−47 °C), aber

denselben Flammpunkt und Siedebereich wie die Spezifikation JET A.

10.2 Messung am Flughafen Düsseldorf Am Flughafen Düsseldorf wird seit 1982 die Luftqualität registriert und kontroll iert. Ein Messsystem

wird seit 1990 dafür eingesetzt, dass auf den Grundlage der spektro skopischen Lichtanalyse arbeitet

(DOAS: Differentielle optische Absorptionsspektroskopie, /96/) und entlang eines Messweges die

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Siedekurven_white.svg&filetimestamp=2009021

97

Konzentrationen verschiedener gasförmiger Luftverunreinigungen erfasst werden. Dabei werden u. a.

Stickstoffdioxid, Ozon und Schwefeldioxid gemessen.

Es wird von einer Lichtquelle zu einem mehrere hundert Meter entfernten Empfänger ein stark

gebündelter Lichtstrahl geschickt. Dabei wird eine gewisse Lichtmenge in einem bestimmten

Wellenlängenbereich von den Spurengasen aufgenommen. So kann eine rechnerische Analyse von

dem empfangenen Lichtspektrum durchgeführt werden und die einzelnen Konzentrationen ermittelt

werden. Am Düsseldorfer Flughafen gibt es vier verschiedene Messstrecken. Zwei der Messstrecken

befinden sich am westlichen und zwei am östlichen Ende des Flughafengeländes.

Zudem werden punktuelle Messungen (Gas-Chromatographen) von Benzol und Toluol im Osten des

Flughafengeländes und Messungen (ß-Meter) von Partikel (PM10 – Durchmesser < 10µm) im Westen

des Flughafengeländes durchgeführt. Sie befinden sich jeweils in der Mitte der DOAS –

Messstrecken.

Abb. 10.5: Lageplan v on den Messstationen am Düsseldorfer Flughafen (Quelle: http://www.hochtief-concessions.de/concessions/data/pdf/DUS_Umweltreport_2005.pdf)

In der Abbildung 10.5 sieht man, dass die Messstrecken weit von den Bahnen entfernt sind. An einem

Beispiel (Abb. 10.5) eines in Richtung Westen startenden Flugzeugs, erkennt man eine große

Entfernung zu den einzelnen Messstationen. Außerdem sind keine Messstationen an den Terminals

vorhanden.

Für Flughäfen gibt es keine vorgeschriebenen Grenzwerte wie es allgemein bei

genehmigungspflichtigen Anlagen der Fall ist. Die in den Regelwerken TA-Luft (technische Anleitung

zur Reinhaltung der Luft) und 22. und 33. BImSchV (22. bzw. 33. Verordnung zur Durchführung des

Aufstellpunkt von Flugzeugen bei Starts in Richtung Westen

Messpunkt Ost: Toluol und Benzol Messpunkt

West: PM10 (Partikel < 10 µm

Messstrecke DOAS 2 Südbahn

Messstrecke DOAS 2 Nordbahn

Messstrecke DOAS 1 Nordbahn

Messstrecke DOAS 1 Südbahn

ungefährer Abhebepunkt von Flugzeugen bei Starts in Richtung Westen

http://www.hochtief-concessions.de/concessions/data/pdf/DUS_Umweltreport_2005.pdf

98

Bundes-Immissionsschutzgesetzes) definierten Grenzwerte dienen insofern als Beurteilungsmaßstab

und nicht als Vorgabe.

Die Belastung im Jahr 2003 lag bei Stickstoffdioxid (NO2) zwischen 36,6 und 39,8 μg/m3. Dies ist

knapp unter dem Grenzwert für NO2 von 40 μg/m3 aus der TA-Luft /97/. Der neu eingeführte

Stundenmittelwert liegt an der Messstrecke DOAS 1 (Südbahn) bei 147 μg/m3. Er l iegt unter den

Maximalwert von 200 μg/m3. Für Schwefeldioxid (SO2) sind die Immissionswerte sehr niedrig und sind

unterhalb der Grenz- und Richtwerte. Die Ozonkonzentration (O3) l iegt im Durchschnitt bei 39,5 μg/

m3. Zu den Werten von Benzol, Toluol und PM10 werden in diesem Umweltreport keine Angaben

gemacht. Diese Messwerte werden aber auf der Homepage vom Düsseldorfer Flughafen monatlich

veröffentlich /98/.

Bei den gemessenen Werten von der Luftqualität am Flughafen Düsseldorf International muss man

beachten, dass nicht nur die Emissionen des Flugverkehrs ermittelt werden, sondern auch die

Emissionen des Straßenverkehrs, der Haushalte und der Industrie erfasst werden. Da es sich hier um

die gleichen Abgaskomponenten handelt, ist es nicht möglich die Werte der einzelnen

Emissionsquellen zu unterscheiden (Abb. 10.6).

Abb. 10.6: NO2 Mess- und Grenzwerte am Düsseldorfer Flughafen (Quelle: http://www.hochtief-concessions.de/concessions/data/pdf/DUS_Umweltreport_2005.pdf)

Die Ausbreitung der Abgase in die Umgebung des Düsseldorfer Flughafens ist rechnerisch ermittelt

worden (Abb. 10.7). Es lassen sich durch die Emissionsberechnungen der einzelnen Flugzeuge und

den jeweiligen aktuellen Wettersituationen Aussagen über die räumliche Verteilung der

ausgestoßenen Luftverunreinigungen treffen.

Außerhalb des Flughafengeländes wurden die höchsten Jahresimmissionen für die drei betrachteten

Spurengaskomponenten Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC)

berechnet. Die Werte für die Jahreskonzentrationen des Kohlenmonoxids liegen zwischen zehn und

http://www.hochtief-

99

14 μg/m3. Mit den Konzentrationen von 1,7-2,3 μg/m3 des Stickstoffdioxides NO2 wurden die höchsten

Werte erreicht. Außerdem sind die berechneten Konzentrationen der Kohlenwasserstoffe in der

Flughafenumgebung sehr gering. /89/

Die Immissionen verringern sich schnell mit zunehmendem Abstand vom Flughafengelände. Durch

meteorologische Wetterverhältnisse, wie z.B. Wind, starten die Flugzeuge Richtung Westen. Dadurch

werden die Messstationen im Osten mehr von den Abgasen der startenden Flugzeuge beeinflusst als

die im Westen.

Abb. 10.7: Ausbreitung v on Stickstoffdioxid in der Umgebung des Flughafens Düsseldorf (Quelle: http://www.hochtief-concessions.de/concessions/data/pdf/DUS_Umweltreport_2005.pdf)

http://www.hochtief-

100

11 Zusammenfassung Die lautesten Ereignisse im Umfeld von Flughäfen sind in der Regel die Starts der Flugzeuge. Im

Rahmen der vorliegenden Bachelor-Thesis wurden daher Geräuschaufnahmen von zwei

verschiedenen Flugzeugtypen beim Starten umfangreich ausgewertet. Hierzu wurde der Flugzeugtyp

Airbus A319 (2-strahlige Maschine) und der Flugzeugtyp Airbus A340-400 (4-strahlige Maschine)

ausgewählt.

In der Programmierumgebung von Matlab wurde ein eigenes Skript zur Auswertung der

Geräuschdaten programmiert, dies diente vor allem zur Erarbeitung der Grundlagen der

Signalverarbeitung bei sehr schmalbandigen Frequenzanalysen. Mit der Industriesoftware PAK der

MüllerBBM VibroAkustikSysteme GmbH konnte die eigene Programmierung überprüft und darauf

aufbauend die Analysemethoden verfeinert und psychoakustisch erweitert werden. Die Auswertungen

basieren auf Frequenzanalysen mit feiner spektraler Auflösung, die aufgrund der transienten

Ereignisse Problem bezogen angepasst werden mussten. Spektrogramme zeigen die

Frequnezverteilung der Schalldruckpegel in ihrer zeitlichen Abfolge. Für die Auswertung wurde der

Start eines Flugzeugs in zeitlich gleichgroße Phasen unterteilt. Somit konnten die Lärmkomponenten

des startenden Flugzeugs deutlich in den Spektren differenziert werden. Die Hauptlärmquellen beim

Start sind der breitbandige Strahllärm und der tonale Fanlärm. Der Strahllärm tritt in niedrigen

Frequenzbereichen (0 bis 500 Hz) mit mehreren Pegelerhöhungen auf. Die Pegelerhöhungen sind

über der gesamten Zeit (A319: ca. 60 s; A340-400 ca. 38 s) bei beiden Aufnahmen zu sehen. Im

Gegensatz zum Strahllärm hat der Fanlärm, auch Blattfolgefrequenz genannt, nur einen Peak. Der

Peak des Fanlärms hat in den ersten Startphasen eine höhere Frequenz als in den späteren Phasen.

Innerhalb von 30 Sekunden sinkt die Frequenz des Peaks um ca. 1000 Hz. Dies ist auf den

Dopplereffekt zurückzuführen. In der Zeitspanne von 0 s bis 30 s i st der Peak des Fanlärms sichtbar.

Insgesamt hat der Strahllärm bei beiden Aufnahmen den höchsten Schalldruckpegel. Diese Werte

treten direkt nach dem optischen Passieren des Messpunktes auf. In dem Frequenzbereich von 1000

bis 2000 Hz gibt es bei beiden Aufnahmen zahlreiche Peaks, die nicht eindeutig zu zuordnen sind.

Vermutlich handelt es sich um die Drehzahlordnungen des Fans (Kreissägengeräusche = Buzz Saw

Noise). Im Vergleich der beiden Flugzeugtypen zeigt die Auswertung der Aufnahme des Airbus A340-

400 eine doppelte Lautstärke (10 dB lauter) gegenüber der Aufnahme des Airbus A319.

Neben den Schalldruckpegelspektren wurden mit dem „PAK-System“ Spektren erstellt, die die

spezifische Lautstärke darstellen. Hierbei dominiert bei beiden Aufnahmen die Lautheit des

Strahllärms. Der Fanlärm des A340-400 liegt knapp 1,5 Sone tiefer als der Strahllärm (1 Sone mehr

entspricht doppelt so laut empfunden). Beim A319 erkennt man im Spektrum keine eindeutige

Pegelerhebung, die auf den Fanlärm deuten lässt. Auch hier ist die höchste Lautheit direkt nach dem

optischen Passieren des Messpunktes zu hören.

Ideen für bauliche Maßnahmen an Flugzeugen zur Lärmminderung sind seitens sämtlicher

Triebwerkshersteller reichlich vorhanden.

101

Die Wirbelschleppen konnte man am Flughafen an den Tagen der akustischen Messungen, sowie an

drei weiteren Tagen nicht beobachten. Berichte von Anwohner zufolge, beeinflusst die Jahreszeit

(ideal September und Oktober) die Beobachtung solcher Phänomene. Somit konnte man keine

Bewertung über die Wirkung von Wirbelschleppen geben.3

Den Kerosingeruch konnte man sowohl am Messort der akustischen Messungen (in Verlängerung der

Südbahn Richtung Westen) als auch in Airport-City feststellen. Die Verursacher dieser Gerüche sind

jedoch unklar. Die gemessenen Größen Toluol und Benzol sind die einzigen aromatischen

Kohlenwasserstoffe, die ein Verursacher für den Geruch sein könnten. Hierzu ist zu erwähnen, dass

laut einigen Quellen Kerosin seit einiger Zeit kein Benzol mehr enthält.

102

12 Literaturverzeichnis /1/ 07/2009: Daten vom Flughafen Düsseldorf International

URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Flughafen_D%C3%BCsseldorf_International

/2/ 07/2009: Daten vom Verkehrlandeplatz Mönchengladbach

URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Verkehrslandeplatz_M%C3%B6nchengladbach

/3/ 07/2009: Flugplatz MGL – ein Millionen-Subventionsgrab

URL: http://www.bund-mg.de/positionen/positionen_

40/files/629_news2004_flyer_bund_mgl.pdf

/4/ 07/2009: Mönchengladbach – Flughafen wird ausgebaut

URL: http://www.rp-online.de/public/article/moenchengladbach/652625/Flughafen-wird-

ausgebaut.html

/5/ 07/2009: Langer Atem – neuer Anlauf

URL: http://www.airpeace.de/news_2009/2009_0107_ngz.pdf

/6/ 07/2009: Nähe zu Düsseldorf ein Problem

URL: http://www.airpeace.de/news_2009/2009_0205_NGZ_Interview_Dreiack.pdf

/7/ 07/2009: Kollisionskarten

URL: http://www.airpeace.de/Fakten/CrashKarte.htm

/8/ 07/2009: Publikationen des Umweltbundesamtes

URL: http://www.netinform.de/GW/files/pdf/Laermgrenzwerte.pdf

/9/ 07/2009: Landzeit-Entwicklung des Fluglärms in Hamburg

URL: http://www.fluglaerm.de/hamburg/noise2.htm

/10/ 07/2009: ISF – Info 2002

URL: http://www.isf-steinhausen.de/archiv-3.htm

/11/ 07/2009: Eine revolutionierende Entwicklung

URL: http://www.exl.at/helicopter/turbinen/turbinen.htm

/12/ 07/2009: Zivile Maintenance – Programm

URL: http://www.mtu.de/de/products_services/commercial_mro/programs/index.html

/13/ 07/2009: Flugrevue – Hersteller: Airbus

URL: http://www.flugrevue.de/de/airbus.83.htm

/14/ 07/2009: Triebwerksglossar

URL: http://www.mtu.de/GB_2008_dt/175.0.html

/15/ 07/2009: Erster LEAP-X-Motor am Prüfstand

URL: http://www.airl iners.de/nachrichten/bereiche/technik/forschungundentwicklung/erster-

leap-x-motor-am-prueftstand/18063

/16/ 07/2009: airliners Magazin – neue Forschung am Open-Rotor

URL: http://www.airl iners.de/magazin/artikel/neue-forschung-am-open-rotor/17997

http://de.wikipedia.org/wiki/Flughafen_D%C3%BCsseldorf_International

http://de.wikipedia.org/wiki/Verkehrslandeplatz_M%C3%B6nchengladbach

http://www.bund-mg.de/positionen/positionen_

http://www.rp-online.de/public/article/moenchengladbach/652625/Flughafen-wird-

http://www.airpeace.de/news_2009/2009_0107_ngz.pdf

http://www.airpeace.de/news_2009/2009_0205_NGZ_Interview_Dreiack.pdf

http://www.airpeace.de/Fakten/CrashKarte.htm

http://www.netinform.de/GW/files/pdf/Laermgrenzwerte.pdf

http://www.fluglaerm.de/hamburg/noise2.htm

http://www.isf-steinhausen.de/archiv-3.htm


http://www.mtu.de/de/products_services/commercial_mro/programs/index.html

http://www.flugrevue.de/de/airbus.83.htm

http://www.mtu.de/GB_2008_dt/175.0.html

http://www.airliners.de/nachrichten/bereiche/technik/forschungundentwicklung/erster-

http://www.airliners.de/magazin/artikel/neue-forschung-am-open-rotor/17997

103

/17/ 07/2009: Ausgedröhnt

URL: http://www.bild-der-

wissen schaft.de/bdw/bdwlive/heftarchiv/index2.php?object_id=31425635

/18/ 07/2009: DLR – Active Noise Control

URL: http://www.dlr.de/at/desktopdefault.aspx/tabid-1529/2164_read-3627/

/19/ 07/2009: vonhieraus märz2009 – Mit Lärm gegen Fluglärm – Seite 8

URL: http://www.duesseldorf-

international.de/_uploads/uploads/nachbar_flughafen/vonhieraus_marz2009.pdf

/20/ 07/2009: Freistrahl

URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Freistrahl

/21/ 07/2009: Dopplereffekt

URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Dopplereffekt


URL: http://www.jgiesen.de/astro/stars/DopplerEffekt/


URL: http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph11/umwelt-technik/12dopplereffekt/index.htm

/24/ 07/2009: Technical Documentation – Integrierender Schallpegelmesser Typ 2236

URL: http://www.bksv.nl/tbDoc/3761/Handleiding%202236%20Duits.pdf

/25/ 07/2009: Handbuch – M-AUDIO – Microtrack II

URL: http://de.m-audio.com/images/global/manuals/080311_MTII_UG_DE02.pdf

/26/ 07/2009: Flughafen Düsseldorf außer Kontrolle!

URL: http://www.flughafen-forum.de/2005_1019_Hellemacher.pdf

/27/ 07/2009: Angerlandvergleich

URL: http://www.bv-tiefenbroich.info/?site=article&cid=21

/28/ 07/2009: Rückblick

URL: www.wetter.com

/29/ 07/2009: Flugzeug suche – Startfluggeschwindigkeit

URL: http://www.bredow-web.de/Inhaltsverzeichnis/inhaltsverzeichnis.html

/30/ Titel: Flugtriebwerke; Autor: Willy J. G. Bräunling; Verlag: Springer, 2009; Seite 1267 unten

/31/ 07/2009: Lufthansa – Luftflotte

URL: http://konzern.lufthansa.com/de/html/ueber_uns/flotte/index.html

/32/ 07/2009: Fluglärm - Lärmmessungen

URL: http://www.duesseldorf-international.de/dus/laermmessungen/

/33/ 07/2009: Deutscher Fluglärmdienst

URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Deutscher_Flugl%C3%A4rmdienst#cite_note-0

http://www.bild-der-

http://www.dlr.de/at/desktopdefault.aspx/tabid

http://www.duesseldorf-

http://de.wikipedia.org/wiki/Freistrahl

http://de.wikipedia.org/wiki/Dopplereffekt

http://www.jgiesen.de/astro/stars/DopplerEffekt/

http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph11/umwelt-technik/12dopplereffekt/index.htm

http://www.bksv.nl/tbDoc/3761/Handleiding%202236%20Duits.pdf

http://de.m

http://www.flughafen-forum.de/2005_1019_Hellemacher.pdf

http://www.bv-tiefenbroich.info/?site=article&cid=21

www.wetter.com

http://www.bredow-web.de/Inhaltsverzeichnis/inhaltsverzeichnis.html

http://konzern.lufthansa.com/de/html/ueber_uns/flotte/index.html

http://www.duesseldorf-international.de/dus/laermmessungen/

http://de.wikipedia.org/wiki/Deutscher_Flugl%C3%A4rmdienst#cite_note

104

/34/ 07/2009: Messwerte Deutscher Fluglärmdienst

URL: http://www.dfld.de/DFLD/index.htm

/35/ 07/2009: EU-Richtlinie-Umgebungslärm

URL: http://www.dfld.de/Downloads/EU-Richtlinie-Umgebungslaerm.pdf

/36/ 07/2009: Energieäquivalenter Dauerschallpegel

URL: http://www.fraport.de/cms/fluglaermglossar/dok/262/262973.energieaequivalenter_

[email protected]

/37/ 07/2009: Nachtflug am Flughafen Düsseldorf

URL: http://www.bezreg-

duesseldorf.nrw.de/BezRegDdorf/autorenbereich/Dezernat_26/PDF/Nachtflug.pdf

/38/ 07/2009: BeSB GmbH Berlin – zum Gutachten C6; Kapitel 6: Geräuschemissionen

URL: http://www.dfld.de/Andere/Hahn/PFV_(VerlaengerungLandebahn)/Daten/BandC/C06/

C6_06.pdf

/39/ 07/2009: BeSB GmbH Berlin – zum Gutachten C6; Kapitel 4: Beschreibung des Betriebes aus

akustischer Sicht und allgemeine Ausgangsdaten - Standläufe

URL: http://www.dfld.de/Andere/Hahn/PFV_(VerlaengerungLandebahn)/Daten/BandC/C06/

C6_04.pdf

/40/ 07/2009: Grünbuch der Europäischen Kommission - Künftige Lärmschutzpolitik

URL: http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Dokumente/Publikationen/Gruenbuch_ueber_die_

kuenftige_Laermschutzpolitik.pdf

/41/ 07/2007: Ministerium für Umwelt und Naturschutz - Lärmaktionsplanung

URL: http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Dokumente/Gesetze/Erlass_

Laermaktionsplanung.pdf

/42/ 07/2009: Aktive Lärmkarte NRW

URL: http://www.umgebungslaerm-kartierung.nrw.de/laerm/viewer.htm

/43/ 07/2009: Hinweise Lärmaktionsplanung

URL: http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Dokumente/Gesetze/LAI-

Hinweise_Laermaktionsplanung_UMK.pdf

/44/ 07/2009: Gesetz der Umsetzung der EG-Richtlinie

URL: http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Dokumente/Gesetze/Gesetz_zur_

Umsetzung_der_EU-Richtlinie.pdf

/45/ 07/2009: Verordnung der Lärmkartierung - 34. BImSchV

URL: http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Dokumente/Gesetze/Verordnung_ueber_die_

Laermkartierung.pdf

/46/ 07/2009: Konzept zur Lärmkartierung in NRW

URL: http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Umsetzung_EU_Umgebungslaermrichtlinie_in_

NRW/Konzept_zur_Laermkartierung_in_NRW.php


http://www.dfld.de/Downloads/EU-Richtlinie-Umgebungslaerm.pdf

http://www.fraport.de/cms/fluglaermglossar/dok/262/262973.energieaequivalenter_

mailto:[email protected]

http://www.bezreg-

http://www.dfld.de/Andere/Hahn/PFV_

http://www.dfld.de/Andere/Hahn/PFV_

http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Dokumente/Publikationen/Gruenbuch_ueber_die_

http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Dokumente/Gesetze/Erlass_

http://www.umgebungslaerm

http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Dokumente/Gesetze/LAI-

http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Dokumente/Gesetze/Gesetz_zur_

http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Dokumente/Gesetze/Verordnung_ueber_die_

http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Umsetzung_EU_Umgebungslaermrichtlinie_in_

105

/47/ 07/2009: Broschüre – Lärmschutz in Nordrhein-Westfalen

URL: http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Dokumente/Publikationen/Broschuere_

Laermschutz_in_Nordrhein_Westfalen.pdf

/48 07/2009: Berechungsverfahren AzB

URL: http://www.datakustik.com/produkte/cadnaa/optionen/flg-fluglaerm/berechnung-nach-

azb-alt/

/49/ 07/2009: Was führt zu Modru 4T

URL: http://www.laerm-in-will ich.de/modru4t/eswareinmal/50197193fa13d9815.html

/50/ 07/2009: Basisinformation: Die neue MODRU-Abflugroute

URL: http://www.dus-int.de/dus/medieninfo_detail/?id=165&archiv=

1&limit=14&thema=41&search=

/51/ 07/2009: Schallimmissionsplan Fluglärm Düsseldorf 2004

URL: http://www.duesseldorf.de/umweltamt/download/laerm/fluglaerm2004.pdf

/52/ 07/2009: Lärmminderungsplanung – Stadt Düsseldorf

URL: http://www.duesseldorf.de/umweltamt/download/laerm/kartenanhang1.pdf

/53/ 07/2009: Lärmkarten Stadtgebiet Düsseldorf

URL: http://www.duesseldorf.de/umweltamt/download/laerm/kartenanhang2.pdf

/54/ 07/2009: Umweltamt Düsseldor – Massnahmen zur Lärmminderung

URL: http://www.duesseldorf.de/umweltamt/laerm/lae50/lae53.shtml

/55/ 07/2009: RP-Online – Flughafen investiert Millionen für Schallschutz – 11.01.2008

URL: http://www.rp-online.de/public/article/duesseldorf-stadt/520080/Flughafen-investiert-

Millionen-fuer-Schallschutz.html

/56/ 07/2009: Öko-Institut e.V. – Passiver Schallschutz

URL: http://oeko.de/oekodoc/342/2006-025-de.pdf

/57/ 07/2009: Beteiligungsbericht 2005 - Landeshauptstadt Düsseldorf

URL: http://www.duesseldorf.com/finanzen/beteiligungsberichte/2005_pdf/beteiligungen/f

dg.pdf

/58/ 07/2009: Mediencenter Flughafen Düsseldorf

URL: http://www.dus-int.de/dus/medieninfo_detail/?limit=19&recherche=1&thema=41&id=589

/59/ 07/2009: Flughafen Düsseldorf – Fluglärm – Lärmschutz

URL: http://www.duesseldorf-international.de/dus/laermschutz/

/60/ 07/2009: Öko-Institut e.V. – Aktiver Schallschutz

URL: http://www.widema.de/downloads/a1statusaktiverschallschutz.pdf

/61/ 07/2009: Forschungsbund Leiser Verkehr – Übersichtsfolien

URL: http://www.fv-leiserverkehr.de/pdf-dokumenten/uebersichtsfolien.pdf

http://www.umgebungslaerm.nrw.de/Dokumente/Publikationen/Broschuere_

http://www.datakustik.com/produkte/cadnaa/optionen/flg

http://www.laerm

http://www.dus-int.de/dus/medieninfo_detail/?id=165&archiv=




http://www.duesseldorf.de/umweltamt/laerm/lae50/lae53.shtml

http://www.rp-online.de/public/article/duesseldorf-stadt/520080/Flughafen-investiert-

http://oeko.de/oekodoc/342/2006-025-de.pdf

http://www.duesseldorf.com/finanzen/beteiligungsberichte/2005_pdf/beteiligungen/f

http://www.dus-int.de/dus/medieninfo_detail/?limit=19&recherche=1&thema=41&id=589

http://www.duesseldorf-international.de/dus/laermschutz/

http://www.widema.de/downloads/a1statusaktiverschallschutz.pdf

http://www.fv-leiserverkehr.de/pdf-dokumenten/uebersichtsfolien.pdf

106

/62/ 07/2009: Forschungsbund Leiser Verkehr – Schlussbericht: Lärmoptimierte An- und

Abflugverfahren

URL: http://www.fv-leiserverkehr.de/pdf-dokumenten/Neise_LAnAb_Schlussbericht.pdf

/63/ 07/2009: HALS/DTOP-Verfahren

URL: http://www.fraport.de/cms/innovationsprojekte/dok/215/215087.halsdtop.htm

/64/ 07/2009: HALS/DTOP-Verfahren

URL: http://de.wikipedia.org/wiki/HALS/DTOP

/65/ 07/2009: Steilstartverfahren

URL: http://www.fraport.de/cms/infoservice_fluglaerm/dok/72/72753.14_was_

unterscheidet_das_ steilstartverfa.htm

/66/ 07/2009: Was ist Psychoakustik und was kann man damit anfangen?

URL: http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/psychoak/psychoak1.htm

/67/ 07/2009: Ruhehörschwelle und Hörfläche


/68/ 07/2009: Veränderung des Verlaufs der Hörschwelle im Alter und durch Lärmeinwirkung


/69/ 07/2009: Lärmorama - Hörempfindungen

URL: http://www.laermorama.ch/laermorama/modul_hoeren/empfindungen_w.html

/70/ 07/2009: Tonhöhenabweichung unter Einfluß des Schallpegels


/71/ 07/2009: Physik des Hörens - Schallwahrnehmung

URL: http://physik.uibk.ac.at/didaktik/akustik/7-Pale_Physik_des_Hoerens.ppt

/72/ 07/2009: HEAD Application Note – Schärfe

URL: http://www.head-acoustics.de/downloads/de/application_notes/Psychoakustische_

Analysen_I_02_09d.pdf

/73/ 07/2009: ITWissen – Rauigkeit

URL: http://www.itwissen.info/definition/lexikon/Rauhigkeit-roughness.html

/74/ 07/2009: HEAD Application Note – Schwankungsstärke –Seite 7

URL: http://www.head-acoustics.de/downloads/de/application_notes/Psychoakustische_

Analysen_II_11_08d.pdf

/75/ 07/2009: Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm - Beurteilungspegel

URL: http://www.umweltbundesamt.de/laermprobleme/publikationen/talaerm.pdf

/76/ 07/2009: Maskierungseffekte


http://www.fv-leiserverkehr.de/pdf-dokumenten/Neise_LAnAb_Schlussbericht.pdf

http://www.fraport.de/cms/innovationsprojekte/dok/215/215087.halsdtop.htm

http://de.wikipedia.org/wiki/HALS/DTOP

http://www.fraport.de/cms/infoservice_fluglaerm/dok/72/72753.14_was_

http://www.dasp.uni-w



http://www.laermorama.ch/laermorama/modul_hoeren/empfindungen_w.html


http://physik.uibk.ac.at/didaktik/akustik/7-Pale_Physik_des_Hoerens.ppt

http://www.head-acoustics.de/downloads/de/application_notes/Psychoakustische_

http://www.itwissen.info/definition/lexikon/Rauhigkeit-roughness.html

http://www.head-acoustics.de/downloads/de/application_notes/Psychoakustische_

http://www.umweltbundesamt.de/laermprobleme/publikationen/talaerm.pdf


107

/77/ 07/2009: Richungshören (Schalllokalisation, Schallortung)

URL: http://hearcom.eu/main/usertrials/glossary/soundlocalization_de.html?

lenya.usecase=noNav

/78/ 07/2009: das ELKO – Dezibel/Phone/Sone

URL: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1010171.htm

/79/ 07/2009: HEAD Application Note – Lautheit – Seite 9

URL: http://www.headacoustics.de/downloads/de/application_notes/Psychoakustische_

Analysen_II_11_08d.pdf

/80/ 07/2009: Lautheit

URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Lautheit

/81/ 07/2009: RWTH erforscht die Wirbelschleppe von Verkehrflugzeugen

URL: http://www.rwth-

aachen.de/aw/main/deutsch/Themen/Einrichtungen/Verwaltung/dezernat/Pressemitteilungen_

der_RWTH/_/~pyv/rwth_erforscht_die_wirbelschleppe_von_ve/

/82/ 07/2009: Wirbelschleppen

URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Wirbelschleppe

/83/ 07/2009: Flugzeugcodes

URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Flugzeugtypencodes

/84/ 07/2009: PLUS LUCIS - Wie erklärt man Fliegen in der Schule – 02/99

URL: http://pluslucis.univie.ac.at/PlusLucis/992/s1822.pdf

/85/ 07/2009: Aukustische Lokalisierung von Wirbelschleppen

URL: http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2006/1309/pdf/boehning_peer.pdf

/86/ 07/2009: EADS Airbus - Reduzierung von Wirbelschleppen zur Verbesserung der

Flugsicherheit

URL: http://www.dgap.org/bfz2/veranstaltung/Reduzierung.pdf

/87/ 07/2009: ATRA – Des Wirbels Zähmung

URL: http://www.dlr.de/Portaldata/1/Resources/kommunikation/publikationen/115_

nachrichten/zaehmung.pdf

/88/ 07/2009: Mitteilungen DMG 01/2006 – Wirbelschleppe, Das aerodynamsche Phänomen

URL: http://www.dmg-ev.de/gesellschaft/publikationen/pdf/dmg-mitteilungen/2006_1.pdf

/89/ 07/2009: Düsseldorf International – Umweltreport

URL: http://www.hochtief-concessions.de/concessions/data/pdf/DUS_Umweltreport_2005.pdf

/90/ 07/2009: Umweltsamt Düsseldorf – Düsseldorfer Luft

URL: http://www.duesseldorf.de/umweltamt/download/luft/luft.pdf

/91/ 07/2009: Flughafen Düsseldorf – Luftqualität

URL: http://www.duesseldorf-international.de/dus/luftqualitaet_duesseldorf/

http://hearcom.eu/main/usertrials/glossary/soundlocalization_de.html?

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1010171.htm

http://www.headacoustics.de/downloads/de/application_notes/Psychoakustische_

http://de.wikipedia.org/wiki/Lautheit

http://www.rwth-


http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Flugzeugtypencodes

http://pluslucis.univie.ac.at/PlusLucis/992/s1822.pdf

http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2006/1309/pdf/boehning_peer.pdf

http://www.dgap.org/bfz2/veranstaltung/Reduzierung.pdf

http://www.dlr.de/Portaldata

http://www.dmg-ev.de/gesellschaft/publikationen/pdf/dmg-mitteilungen/2006_1.pdf

http://www.hochtief-concessions.de/concessions/data/pdf/DUS_Umweltreport_2005.pdf

http://www.duesseldorf.de/umweltamt/download/luft/luft.pdf

http://www.duesseldorf-international.de/dus/luftqualitaet_duesseldorf/

108

/92/ 07/2009: Gifte – Kerosin

URL: http://www.gifte.de/Chemikalien/kerosin.htm

/93/ 07/2009: Kerosin


/94/ 07/2009: Österreichische Akademie der Wissenschaften – Kommission für Reinhaltung der

Luft – Luftqualitätskriterien VOC

URL: http://www.oeaw.ac.at/krl/publikation/documents/VOC_kurz.pdf

/95/ 07/2009: Swiss – Glossar, Benzol

URL: (http://www.swiss.com/web/EN/about_swiss/environmental_affairs/Documents/

swiss_glossar.pdf

/96/ 07/2009: Forschungszentrum Jülich – DOAS

URL: http://www.fz-juelich.de/icg/icg-2/arbeitsgruppen/doas/doas

/97/ 07/2009: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit – Technische

Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA-Luft) -24. Juli 2002

URL: http://www.bmu.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/taluft.pdf

/98/ 07/2009: Düsseldorf International – Luftqualitätsmessung Juni 2008

URL: http://www.dus-int.de/_uploads/uploads/nachbar_flughafen/pdf/bulletin_jun08.pdf

/99/ 08/2009: Wikipedia, Strahltriebwerke – aktuelle zivile Entwicklung

URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Strahltriebwerk#Aktuelle_zivile_Entwicklung

/100/ 07/2009 Flug Revue, Seite 69 Titel: „Sparen, aber wie viel?“

/101/ 08/2009: Gesetz: Erste Verordnung zur Durchführung des Gesetzes zum Schutz gegen

Fluglärm (1. FlugLSV)

URL: http://www.dfld.de/Downloads/BuReg_081229_(Erste_FlugLSV).pdf

/102/ 08/2009: Lufthansa – Glossar, Benzol

URL: http://konzern.lufthansa.com/de/html/verantwortung/glossar/index.html

/103/ 08/2009: Daten und Zahlen Flughafen Düsseldorf International

URL: http://www.duesseldorf-international.de/dus/daten_zahlen/

http://www.gifte.de/Chemikalien/kerosin.htm


http://www.oeaw.ac.at/krl/publikation/documents/VOC_kurz.pdf

http://www.swiss.com/web/EN/about_swiss/environmental_affairs/Documents/

http://www.fz-juelich.de/icg/icg-2/arbeitsgruppen/doas/doas

http://www.bmu.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/taluft.pdf

http://www.dus-int.de/_uploads/uploads/nachbar_flughafen/pdf/bulletin_jun08.pdf

http://de.wikipedia.org/wiki/Strahltriebwerk#Aktuelle_zivile_Entwicklung

http://www.dfld.de/Downloads/BuReg_081229_

http://konzern.lufthansa.com/de/html/verantwortung/glossar/index.html

http://www.duesseldorf-international.de/dus/daten_zahlen/

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13 Anhang

13.1 Matlab, m-file %Auswertung von mono wav-Files (060509) Arimont clear all close all [dateiname, pfad] = uigetfi le('*.wav'); %Standarddialog um ein Datei aus zu wählen datei_string = strcat(pfad, dateiname); %Strings werden verbunden [y1,Fs,bits] = wavread(datei_string); %wav-Datei werden eingelesen laenge_plotname = length(dateiname); name_ohne_wav = dateiname(1:(laenge_plotname-4)); y1 = y1/0.3409; %Kalibrierfaktor effektivwert = (mean (y1.̂ 2))^0.5; %berechnet empirischen Mittelwert nfft = 2*2048; %Blocksize fmin = 0; fmax = Fs/2; fmax_skal = 5000; delta_f = Fs/nfft; window = hanning(nfft); epsilon_hanning = 1.5; ref = 4e-10; ff = linspace(fmin,fmax,1+nfft/2) ; %berechnet die Zeilenvector % A-Bewertung fa_stuetz=[16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600

2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000 20000]; dba_stuetz=[-56.7 -50.5 -44.7 -39.4 -34.6 -30.2 -26.2 -22.5 -19.1 -16.1 -13.4 -10.9 -8.6 -6.6 -4.8 -3.2 -

1.9 -0.8 0 0.6 1 1.2 1.3 1.2 1 0.5 -0.1 -1.1 -2.5 -4.3 -6.6 -9.3]; Lp_A_spl=spline(fa_stuetz,dba_stuetz,ff); %berechnet ein Polynom [amp_lin,f,t] = specgram(y1,nfft,Fs,window,0); [mm,n] = size(amp_lin); amp_lin = 2*amp_lin/nfft; amp_quad = 2*(amp_lin.*conj(amp_lin)); amp_quad_mit = mean(amp_quad'); Lp_mit = 10*log10(amp_quad_mit(1:mm)/ref); Lp = 10*log10(amp_quad./ref); Lp_A = Lp_mit + Lp_A_spl; figure; %Amplitudenspektrum mit A-Bewertung und ohne A-Bewertung plot(ff,Lp_A,ff,Lp_mit); y_max = max(Lp_mit); axis ([fmin fmax_skal y_max-80 y_max+10]); xlabel ('f[Hz]'), ylabel('Lp[dB]');

110

title('gemitteltes mit A-bewertetes und ohne A-bewertetes Amplitudenspektrum im Vergleich'); legend('A-bewertetes Amplitudenspektrum','Amplitudenspektrum'); plotname = strcat('gemitteltes mit A-bewertetes und ohne A-bewertetes

Amplitudenspektrum','_',name_ohne_wav,'.jpg'); print('-f1', '-djpeg', plotname); figure; %Amplitudenspektrum ohne A-Bewertung plot(ff,Lp_mit); y_max = max(Lp_mit); axis ([fmin fmax_skal y_max-80 y_max+10]); xlabel ('f[Hz]'), ylabel('Lp[dB]'); title('gemitteltes Amplitudenspektrum'); legend(dateiname); Lp_g = 10*log10((sum(10.^(Lp_mit./10)))/epsilon_hanning); Lp_g_A = 10*log10((sum(10.^(Lp_A./10)))/epsilon_hanning); format = '%3.1f'; text(200,y_max,'\Deltaf [Hz]='),text(1400,y_max,num2str(Fs/nfft,format)); text(200,y_max-5,'Lp-gesamt[dB] ='),text(1400,y_max-5,num2str(Lp_g,format)); text(200,y_max-10,'Lp-A [dB(A)] ='),text(1400,y_max-10,num2str(Lp_g_A,format)); plotname = strcat('gemitteltes Amplitudenspektrum','_',name_ohne_wav,'.jpg'); print('-f2', '-djpeg', plotname); figure; %Amplitudenspektrum mit A-Bewertung plot(ff,Lp_A); y_max = max(Lp_mit); axis([fmin fmax_skal y_max-80 y_max+10]); xlabel('f[Hz]'), ylabel('Lp[dB]'); title('gemitteltes A-bewertetes Amplitudenspektrum'); legend(dateiname); Lp_g = 10*log10((sum(10.^(Lp_mit./10)))/epsilon_hanning); Lp_g_A = 10*log10((sum(10.^(Lp_A./10)))/epsilon_hanning); format = '%3.1f'; text(200,y_max,'\Deltaf [Hz]='),text(1400,y_max,num2str(Fs/nfft,format)); text(200,y_max-5,'Lp-gesamt[dB] ='),text(1400,y_max-5,num2str(Lp_g,format)); text(200,y_max-10,'Lp-A [dB(A)] ='),text(1400,y_max-10,num2str(Lp_g_A,format)); plotname = strcat('gemitteltes A-bewertetes Amplitudenspektrum','_',name_ohne_wav,'.jpg'); print('-f3', '-djpeg', plotname); figure; %Spektrum BB = abs(amp_lin').^2; tmin = min(t); tmax = max(t); fmin = 0; fmax = 5000;

111

imagesc(t,f,20*log10(BB'./2e-5),[-80 80]); colormap(jet); colorbar; axis xy; axis([tmin tmax fmin fmax]); xlabel('t[s]'),ylabel('f[Hz]'); title('Spectrogram'); plotname = strcat('Spectrogram','_',name_ohne_wav,'.jpg'); print('-f4', '-djpeg', plotname);

112

Erklärung Hiermit erkläre ich, Michael Arimont, dass diese Arbeit von mir selbständig verfasst und nur mit den angegebenen Hilfsmitteln erstellt wurde. Bei dieser Arbeit handelt es sich um ein von Seiten der Fachhochschule Düsseldorf unredigiertes und nicht korrigiertes Exemplar. Ort, Datum _____________________ Unterschrift __________________________

Bachelor-Thesis · 2017-02-20 · Bachelor-Thesis Bestandsaufnahme und Objektivierung von...

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