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Ständiger Sinkflug statt Stufenlösung

DLR testet lärmarme Anflüge auf Zürich

Foto: DLR

Mit Hilfe des Pilotenassistenzsystems LNAS führt ein Airbus A320 des DLR in dieser Woche lärmarme Anflüge auf den wichtigsten Schweizer Verkehrsflughafen in Zürich-Kloten durch. Der anhaltende Sinkflug bis zur Landebahn spart auch Kerosin.

LNAS zeige den Piloten im Cockpit auf einen Blick die optimalen Zeitpunkte für das Setzen der Landeklappen und das möglichst späte Ausfahren des Fahrwerks, teilte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit. Um die Piloten bei den komplexen Handlungsabläufen für einen möglichst lärmarmen Anflug zu unterstützen, habe man das Pilotenassistenzsystem LNAS (Low Noise Augmentation System) entwickelt.

Vom 9. bis 13. September 2019 erprobe das DLR nun in einem gemeinsamen Forschungsvorhaben mit der Swiss SkyLab Foundation und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa das System an Bord des DLR-Forschungsflugzeugs A320 ATRA (Advanced Technology Research Aircraft) im Anflug auf den Flughafen Zürich. Für die Flugversuche sei das Assistenzsystem um ein Anflugverfahren für optimierte kontinuierliche Sinkflüge (Continuous Descent Approach) erweitert und mit einem hochpräzisen Algorithmus ausgestattet worden, um so einen möglichst energieoptimierten und lärmarmen Anflug zu ermöglichen.

Das optimierte Anflugverfahren werde anhand von rund 70 Anflügen auf die Piste 14 (Nordanflug, aus Deutschland kommend) getestet. „Wir benötigen diese Anzahl ähnlicher Anflüge, um eine breite Datenbasis zur Funktion von LNAS zu erhalten“, sagte Dr. Fethi Abdelmoula vom DLR-Institut für Flugsystemtechnik. Die Flüge werden flugmechanisch und aus Sicht von 25 teilnehmenden Airline-Piloten auf ihre Praxistauglichkeit untersucht. Ein DLR-Test-Pilot sitze als Sicherheitspilot immer mit im Cockpit. Ein Team von Wissenschaftlern begleite die Flugversuche an Bord und überwache die Funktionsweise des Systems.

Empa dokumentiert die Lärm-Minderung

Mit sieben Lärmmessstationen entlang der Anflugachse zeichnen die Forscher der Empa-Abteilung Akustik/Lärmminderung die Überflüge auf. Während jedes Anflugs wird jeweils die Konfiguration des Testflugzeugs A320 ATRA aufgezeichnet, also die Leistung der Triebwerke, Stellung der Landeklappen, der Bremsklappen und des Fahrwerks. All diese Daten fließen in das an der Empa entwickelte Lärmsimulationsprogramm sonAIR. Aus den Simulationsdaten entstehen dann detaillierte Lärmkarten, die die Wirkung des Assistenzsystems LNAS in der Region um den Flughafen dokumentieren und Unterschiede zeigen.

„Die sich stetig ändernden Bedingungen wie Wind und Fluggewicht machen das präzise Fliegen vertikaler Profile eines lärmarmen Anflugverfahrens hochkomplex“, sagt DLR-Testpilot Jens Heider, der bei den Flugversuchen im Cockpit des A320 ATRA sitzt. Um möglichst lärmarm landen zu können, ist ein optimaler Energiehaushalt während des Anfluges essentiell. Das Assistenzsystem LNAS zeigt dem Piloten dafür auf einem vertikalen Anflugprofil im Electronic Flight Bag (EFB), auf einen Blick die optimalen Zeitpunkte für das Setzen der Landeklappen und das möglichst späte Ausfahren des Fahrwerks. Auf unserem Foto befindet sich diese EFB-Anzeige links.

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

Die Forschungspartner

Im Rahmen eines von der Swiss SkyLab Foundation initiierten dreijährigen Projekts wurde in einem Konsortium zusammen mit der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) das Pilotenassistenzsystem LNAS (Low Noise Augmentation System) für den sogenannten Continuous Descent Approach (CDA) weiterentwickelt. Das Projekt wird durch das Bundesamt für Zivilluftfahrt BAZL, das Amt für Verkehr der Volkswirtschaftsdirektion des Kanton Zürich, das Bundesamt für Umwelt BAFU und durch Eigenmittel der Projektpartner finanziert. Weitere beteiligte Organisationen sind Skyguide welche während dieser Woche die Testflüge leitet, der Flughafen Zürich für Unterstützung und Koordination der Anflüge, 25 Piloten von Swiss Airlines, Edelweiss, Condor und Lufthansa, welche das neue System erproben, die Schweizer Luftwaffe welche die temporäre Stationierung des Forschungsflugzeuges in Dübendorf ermöglicht und die Swissport welche mit ihrem Service am Boden unterstützt.

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