Wirbelgeneratoren

Die Heuler der A320: eine akustische und politische Analyse

Die A320 Flugzeug Familie wurde von Anfang an mit einem Designfehler konzipiert. Unterhalb der Tragflächen befinden sich 4/6 Öffnungen, die zum Druckausgleich für die Kraftstofftanks dienen. Diese 4 runden Öffnungen sind jedoch so unglücklich platziert worden, dass sie die darüber strömende Luft wie eine Orgelpfeife zum schwingen bringen.

Das Heulen auf zwei unharmonischen Frequenzen 530 und 580 Hz kommt nicht – wie man meinen könnte – von den Triebwerken, sondern von diesen  Druckausgleichsöffnungen unterhalb der Tragflächen. Diese Schwingungen können ziemlich leicht vermieden werden, in dem man vor den Löchern Strömungsableiter, so genannte „Wirbelgeneratoren“ oder „Vortexgeneratoren“ platziert.

Während der Forschung rechneten die Entwickler mit bis zu zwei Dezibel Geräuschreduktion im Anflug. Gemessen haben sie nun vier Dezibel zwischen 17 und 10 Kilometer vor der Landung – und für den Menschen angenehmere Frequenzen. Die Verbesserung ist hörbar, denn ungefähr zehn Dezibel weniger bedeuten für den Menschen halb so viel Lärm.

Die mit der Bewertungskurve dB(A) gemessene Verbesserung von 4 dB ist schon beeindruckend. Sie gibt jedoch nicht einmal vollständig wider, wie der Mensch die  Lärmreduktion wahrnimmt. Eigene Tonaufnahmen eines A320, etwa 14 km vor dem Landepunkt, wurden in einer sog. „Fourier-Analyse“ nach Frequenzen analysiert:

Die 2 Ton-Frequenzen die von den Tanköffnungen generiert werden, sind besonders gut zu erkennen. Genauso gut wie sie auch von einem Menschen extrem präzise wahrgenommen werden. In der Abbildung kann man auch sehen, dass mit -27dB die 2 Tonspitzen 30 (dreißig!) dB über den mittleren Schallpegel liegen. Das ist eine ganz gewaltige Schallquelle. Dadurch, dass sie auch stark tonhaltig ist, wird sie besonders gut vom menschlichen Ohr wahrgenommen.

Das ist aber noch nicht alles. In der nächsten Aufnahme ist ein ein Audiogramm des Überflugs dargestellt. Die Abbildung zeigt die Verteilung der Frequenz im Zeitverlauf, wobei die Lautstärke durch die Verdunkelung abgebildet wird.

In dieser Darstellung des Überflugs sieht man die Heuler als eine S-förmige Kurve, die aus dem Doppler-Effekt resultiert, wenn das Flugzeug über das Mikrofon fliegt. Am Anfang ist der Ton höher wenn sich das Flugzeug dem Mikrofon annähert, nach dem Überflug ist der Ton tiefer.

Auf dieser Abbildung kann man besonders gut sehen, dass die Heuler sehr lange vor dem Überflug wahrgenommen werden und auch sehr lange danach noch weiter bestehen. Insofern wird eine kurzzeitige Schallbewertung nach dB(A) keinesfalls der tatsächliche Belästigung der Anwohner gerecht.

Eine weitere Besonderheit dieser Heuler ist, dass die Abstrahlung durch herausgefahrene Landeklappen abnimmt und in unmittelbarer Nähe des Flughafens praktisch nicht mehr vorkommt.

Die nächste Abbildung zeigt der Einfluss der Entfernung zum Lärmeffekt:

Wenn man jetzt betrachtet, dass die Lärmkonturen von Flughäfen nicht gemessen, sondern berechnet werden, kommt hier ein ganz übler Effekt hinzu. Die Lärmbelastung eines Flugzeugs geht in die Berechnung durch eine einzige Messung bei Landungen 2 km vor dem Aufsetzpunkt ein. An dieser Stelle werden die Tanköffnungen der A-320 durch die ausgefahrenen Landeklappen nicht mehr überströmt und die „Heuler“ treten nicht auf. D.h. diese enorme zusätzliche Belastung der Anwohner wird gar nicht in der Berechnung eingebunden und bei der Berechnung der Lärmkonturen fehlen mindestens 4dB (wenn man kurzfristig nach dB(A) berechnet). Eigentlich noch viel mehr!

Seit Anfang 2018 gibt es am Flughafen Düsseldorf eine Landeentgelt-Ordnung, die einen kleinen Anreiz gibt, die Umrüstung vorzunehmen: Die Landeentgelte verringern sich um 3 € (A319) bzw. 4 € (A320 und A321) am Tag und 12 bzw. 16 € in der Nacht. Zurzeit (Anfang 2019) starten und landen etwa 60% der A320-Familie am Flughafen Düsseldorf mit Wirbelgeneratoren. 40% sind noch nicht umgerüstet.

Siehe auch: BgF fordert von Eurowings aktiven Schallschutz

Links und Nachweise:

www.lufthansagroup.com/de/verantwortung/klima-umwelt/aktiver-schallschutz.html

Forschungsbericht aus dem Jahr 2005:
www.dglr.de/veranstaltungen/zurueck/T23_2005a/DGLR-FAS_T%202.3_2005_Haag.pdf

„Ferner Landeanflug: beeindruckende mit bloßem Ohr hörbare Lärmminderung um 6 dB(A) (Viertelung der Schallleistung) durch Beseitigung typischer Tonquellen (Heultöne) bei 530 und 580 Hz der A320 Serie.“

Bemerkenswert ist, dass die Lösung des Problems schon sehr lange bekannt ist und es mehr als ein Jahrzehnt lang – außer viel PR-Werbung – keine Umsetzung gegeben hat. Erst, als die FRAPORT AG 2015 in seine Landeentgelte einen reduzierten Tarif für umgerüstete Luftfahrzeuge eingeführt hat und damit erstmals einen finanziellen Anreiz für die Umrüstung geschaffen hat, begann die tatsächliche Umrüstung.

www.fluglärm-portal.de/laerm-vermeiden/moderne-flugzeuge/oberflaeche-fluegel-fahrwerk/

www.aktiver-schallschutz.de/massnahmen/technologische-laermminderung/wirbelgeneratoren/