Flugverlaufsdaten als Grundlage für Fluglärmberechnungen : Abschlussbericht / von Markus Vogel, Christoph Thiel (Gesellschaft für Luftverkehrsforschung mbH, Dresden), Hartmut Fricke, Martin Lindner (Professur Technologie und Logistik des Luftverkehrs, Institut für Luftfahrt und Logistik, TU Dresden) ; im Auftrag des Umweltbundesamtes ; Redaktion: Fachgebiet I 2.3 "Lärmminderung im Verkehr" - Roman Thierbach

Abstract

Die Konzept- und Machbarkeitsstudie "Flugverlaufsdaten als Grundlage von Fluglärmberechnungen" untersucht, ob und in welchem Umfang sich reale Flugverlaufsdaten einsetzen lassen, um bestehende Fluglärmberechnungsverfahren in ihrer Abbildungsgenauigkeit zu verbessern. Ausgehend vom Stand der Literatur wird untersucht, welche Daten sich hierfür grundsätzlich eignen (Radar, ADS-B, MLAT, WAM), welche jeweiligen Fehler zu berücksichtigen sind und wie diese minimiert werden können (Filterung, Glättung, Datenfusion), um dem Studienziel bestmöglich gerecht zu werden. Sodann wird eine Methode entwickelt, die die bis dato unberücksichtigte Luftfahrzeugmasse und den gesetzten Schub aus den Bewegungsdaten zu schätzen erlaubt, um diese lärmsensitiven Parameter ergänzend einbeziehen zu können. Hierzu werden verfügbare Flugleistungsmodelle auf deren Tauglichkeit eingehend analysiert. Als Nachweis der Machbarkeit und sodann Ergebnisqualität wird der Fluglärm in fünf verschiedenen Varianten für zwei deutsche Verkehrsflughäfen und das verkehrsreichste Halbjahr des Jahres 2019 exemplarisch errechnet und einem konventionell nach AzB gerechneten Ergebnis (Variante 0) gegenübergestellt: Ausgehend vom realen lateralen Flugverlauf (Variante 1) wird die Flughöhe ergänzt (Variante 2), sodann die Geschwindigkeit (Variante 3) und zuletzt der Schub (Variante 4) hinzugenommen. Die jeweils errechneten Lärmkarten werden als jeweilige Pegeldifferenzen gegenüber Variante 0 ausgewiesen und diskutiert. Abschließend wird für die komplexeste Variante 4 eine Testaufgabe erstellt und dokumentiert.

The feasibility study "Aircraft Noise Calculations based on Flight Data" investigates the potential of historical flight data to improve the accuracy of aircraft noise calculation methods. Suitable sources of flight data (radar, ADS-B, MLAT, WAM), their characteristic error and methods of error correction and improvement of data quality (filtering, smoothing, data fusion) are researched, implemented, and tested. Then, methods for aircraft mass estimation and thrust calculation are developed. Available aircraft performance models are assessed regarding suitability, level of detail and licensing requirements. As a proof of concept, and to demonstrate the quality of results, noise calculations are performed in five different variants for two major German airports and the busiest half-year of 2019. The results are compared between the variants which use an increasing amount of flight data: The baseline variant 0 uses geometric routes and fixed-point flight profiles (AzB being the currently prescribed method for noise calculations in Germany). Starting from the real lateral flight path (Variant 1: XY), the height above ground is added (Variant 2: XY, H), then the velocity (Variant 3: XY, H, V) and finally the thrust (Variant 4: XY, H, V, P). The last variant switches to ECAC Doc. 29 for the calculations, utilizing its noise-power-distance lookup tables. The results are discussed using absolute noise maps and differential noise maps comparing a dedicated couple of variants, each and the comparison to the baseline Variant 0. Finally, a reference dataset for the validation of future implementations of the most complex Variant 4 is created (a so-called 'test task').