Zullen de passagiersvliegtuigen van de toekomst de… “geluidstest” doorstaan?

Vliegtuiglawaai is vaak hinderlijk voor omwonenden van luchthavens en vliegroutes en in het ergste geval ook een gevaar voor de gezondheid: van slaapstoornissen tot hart- en vaatziekten.

Volgens een rapport van het Europees Milieuagentschap werden in 2017 ongeveer vier miljoen mensen in Europa blootgesteld aan buitensporige geluidsniveaus veroorzaakt door vliegtuigen.

De nieuwe typen vliegtuigen met gemengde vleugellichamen (BWB), waarvan de romp naadloos aansluit bij de vleugels, die ook een lagere luchtweerstand en een lager brandstofverbruik hebben, worden gezien als een baken van hoop om ook deze last te verlichten.

Bovendien zouden ze minder geluidsemissies naar de grond genereren als de motoren bovenop de romp zouden worden gemonteerd.

Een gespleten vliegtuig in de vorm van een "V" voor duurzame luchtvaart

Centraal in het Europese ARTEM-project voor vliegtuigconfiguraties voor 2035 en 2050

ARTEM (Aircraft Noise Reduction Technologies andrelated Environmental iMpact), een groot onderzoek van de Europese Unie naar vliegtuiglawaai, is een vijfjarig onderzoeksproject dat eind 2017 van start ging en zich richt op innovatieve technologieën voor geluidsreductie voor vliegtuigconfiguraties van vliegtuigen van 2035 en 2050.

Ten eerste zijn er innovatieve benaderingen ontwikkeld om vliegtuiglawaai aan de bron terug te dringen.

Ten tweede richtte het project zich op concepten voor het effectief dempen van motorgeluid en andere geluidsbronnen met behulp van nieuwe materialen.

Nieuwe technologieën hebben geleid tot het ontwerp van een toekomstige jet met een gemengd vleugellichaam.

Bij het grootschalige project waren 24 partners uit tien Europese landen betrokken, waaronder het Franse Office National d'études et de Recherches Aérospatiales (ONERA) en het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR), dat het project coördineerde, de Universiteit van Rome III in Italië, en de Federale Polytechnische Universiteit van Lausanne.

ARTEM werd gefinancierd onder het Horizon 2020-programma van de EU.

FluxJet is de hybride trein-vliegtuig die een revolutie teweeg zal brengen in onze reizen

Auralisatie gecreëerd in het laboratorium: Reto Pieren, Axel Heusser en Beat Schäffer aan het werk

Hoewel de geluidsemissies van deze vliegtuigen met simulatietools kunnen worden geschat, kan hun verontrustende en stressvolle effect op mensen alleen realistisch worden vastgelegd door rekening te houden met de subjectieve perceptie van de getroffenen.

Akoestiekexperts van het Federal Materials Testing and Research Laboratory volgen al jaren met succes de zogenaamde ‘auralisatie’-aanpak voor auditieve indrukken, analoog aan visualisatie voor het oog, bijvoorbeeld om de effecten van spoorweglawaai op mensen te bestuderen.

Reto Pieren, Axel Heusser en Beat Schäffer van het Laboratorium voor Akoestiek en Geluidscontrole bij EMPA gebruikten deze ervaring ook in het Europese project ARTEM (Aircraft Noise Reduction Technologies andrelated Environmental iMpact), waarin talrijke partners langetermijnvliegtuigconcepten ontwikkelden tegen lage kosten. geluidsbalk, met een speciaal ontworpen BWB en verschillende motorvarianten.

Het consortium heeft ook andere technologieën voor geluidsreductie overwogen, zoals de achterrand met geoptimaliseerde “Krüger-kleppen” of moderne turbofanmotoren, met een grote verhouding tussen de luchtstroom buiten de verbrandingskamer en de warme uitlaatstraalluchtstroom, wat het geluid aanzienlijk vermindert.

De internationale luchtvaart zal zich nu richten op duurzame brandstoffen

Zeer uitgebreide experimenten in het AuraLab met mensen tussen de 18 en 61 jaar

Hoe zouden deze nieuwe langeafstandsvliegtuigen voor ongeveer 400 passagiers presteren in vergelijking met conventionele vliegtuigen?

Het team van het Federal Materials Testing and Research Laboratory publiceerde de resultaten in het tijdschrift “Aerospace Science and Technology”.

Op basis van de wetten van de natuurkunde hebben experts op puur synthetische wijze met behulp van computerprogramma's simulaties gemaakt van geluid afkomstig van vluchten over bewoonde gebieden.

Ze hebben deze simulaties geverifieerd met gegevens over de huidige aankomst en vertrek van commerciële vliegtuigen rond de luchthaven van Zürich.

Omdat het gesimuleerde geluid goed overeenkwam met de gemeten gegevens, was het mogelijk om het te gebruiken ter vergelijking met simulaties van het nieuwe BWB-vliegtuigconcept.

Ja in Bologna voor het strategisch forum voor de toeleveringsketen van de ruimtevaart

Aan 31 mensen tussen de 18 en 61 jaar werd gevraagd of zij gestoord of geïrriteerd waren

Om te bepalen in hoeverre de geluidsemissies van verschillende vliegtuigen mensen hinderen als ze erover vliegen, namen 31 mensen tussen de 18 en 61 jaar deel aan tamelijk uitgebreide experimenten in het AuraLab van EMPA.

De ruimtelijke simulaties van de nauwkeurig opgestelde luidsprekers omvatten, na een eerste gewenningsfase, 36 overvluchten: starts en landingen van conventionele en innovatieve vliegtuigtypen, elk in verschillende vliegfasen.

In deze geluidsscenario’s zijn ook details opgenomen zoals de stand van de kleppen of het landingsgestel, maar ook atmosferische omstandigheden, zoals turbulentie of geluidsreflecties op de grond.

Na het experiment vulden de proefpersonen vragenlijsten in waarin ze hun subjectieve indrukken rapporteerden, met behulp van een gebruikelijke en gestandaardiseerde schaal van 11 punten, variërend van 0 (“helemaal niet gestoord of geïrriteerd”) tot 10 (“extreem gestoord of geïrriteerd”).

Er wordt ook gevraagd hoe bekend de betreffende geluidsgebeurtenis voor hen was.

Minder lawaaierige en duurzamere landingen en naderingen van luchthavens

De BWB was 4,3 eenheden minder luidruchtig dan het conventionele passagiersvliegtuig

De resultaten: Het nieuwe BWB-vliegtuig is 4,3 eenheden stiller dan het conventionele passagiersvliegtuig.

Dit is een duidelijk verschil, ook vanwege het feit dat het virtuele vliegtuig in de simulatie was uitgerust met aanvullende geluidsreductietechnologieën of motoren met bijzonder lage emissies.

Bovendien bleek uit de onderzoeken dat het opstijgen van dit type vliegtuig een geluidsindruk achterliet die voor de deelnemers minder bekend leek, wat duidt op ongebruikelijke akoestische eigenschappen, die waarschijnlijk de perceptie van hinder positief beïnvloeden.

Het is natuurlijk moeilijk te voorspellen welke BWB-vliegtuigvariant in de toekomst de overhand zal krijgen, gezien de talrijke mogelijke hypothesen.

Volgens EMPA-onderzoeker Reto Pieren is één ding echter zeker.

“De grootste bijdrage aan geluidsreductie komt ongetwijfeld van de vorm van het vliegtuig, die de geluidsemissies van de motor naar beneden afschermt”, zegt de akoestiekexpert.

“Andere geluidsreductietechnologieën zorgen slechts voor zo’n 15 procent van de hinderreductie”.

Raffaella Greco: “Van San Marino Aerospace naar een sectorcluster”