Wie Flugzeuge leiser werden – Seite 1

Flugzeug-Ingenieure und Vorstände der Jethersteller interessieren sich neuerdings verstärkt für Eulen. Das Interesse an Kauz und Uhu rührt aber nicht daher, dass sie überwiegend nachtaktiv sind. Die fliegenden Fleischfresser sollen helfen, eines der drängendsten Probleme der Branche zu lösen: Flugzeuge leiser zu machen. Schließlich segeln die gefiederten Räuber dank speziell gezackter Flügel mit einem weichen Flaum an der Unterseite so leise, dass Mäuse, Schlangen und Fische ihr Verhängnis nicht kommen hören.

Diese Fähigkeit zur unmerklichen Annäherung braucht die Flugbranche dringender denn je. Zwar trieb das Jetdröhnen Flughafenanwohner schon immer auf die Barrikaden und sorgte dafür, dass rund 530 Flughäfen weltweit nachts den Flugverkehr unterbrechen müssen – gut doppelt so viel wie noch Ende der neunziger Jahre.

Doch in den vergangenen Monaten ist leiseres Fliegen zur Überlebensfrage geworden: Am Flughafen Frankfurt protestieren Anwohner gegen die neue Landebahn; in Berlin drohen 600 Millionen Euro Mehrkosten für zusätzlichen Lärmschutz den Neubau des Airports endgültig unbezahlbar zu machen; und in München stoppte die Furcht vor mehr Getöse den Bau der dritten Startbahn ebenso wie in London. In Zürich , Tokio und Los Angeles kämpfen Flughäfen mit ähnlichen Problemen.

Lärmreduzierung hat oberste Priorität

"Lärm ist von den Dingen, die Menschen am Fliegen stören, eindeutig an die erste Stelle gerückt, noch vor dem Abgasproblem", sagt Johann-Dietrich Wörner, Chef des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das wird in den nächsten Jahren – daran zweifelt kein Experte – eine Flut von Innovationen auslösen. Hersteller von Flugzeugen oder Triebwerken, Fluglinien oder Flughäfen arbeiten intensiv wie nie daran, Fluglärm zu reduzieren. "Wir kämpfen um jedes Dezibel", sagt Mike Bair, Programmchef des 737 Max genannten neuen Mittelstreckenjets von Boeing .

Die Kette der Ideen ist endlos. Schnell umzusetzen sind Dinge wie Flugverfahren, die das Jetgepolter weitgehend auf den Flughafen beschränken. Dazu kommen gegen Mitte des Jahrzehnts Triebwerke, die im Vergleich zu heute nicht einmal halb so laut sind, und ab 2020 ein grundrenoviertes Flugzeugdesign. Es reicht von einer windschnittigeren Form von Rumpf und Flügel im Eulenstil bis hin zu einer schlüpfrigeren Außenhülle, ähnlich der Haifischhaut. Zudem macht man sich darüber Gedanken, den Maschinenradau durch gezielten Gegenlärm quasi auszulöschen.

Der Kampf gegen den Krach muss an vielen Fronten gleichzeitig geführt werden. "Weil Lärm an praktisch allen Teilen des Flugzeugs entsteht, ist eine Maschine nur so leise wie ihr lautester Teil", erklärt Rainer von Wrede, Leiter Umweltforschung von Airbus . "Es ist eine echte Sisyphusarbeit."

Dabei verfolgen die Flugzeughersteller ehrgeizige Ziele: "In zehn Jahren sind neue Flugzeuge nicht mal halb so laut wie heutige Modelle", prophezeit Paul Steele, Chefökologe der Iata, dem Dachverband aller Fluglinien. "Damit werden Flugzeuge außerhalb der Airports praktisch unhörbar."

So laut wie ein Rasenmäher

Zwar hat die Branche einiges erreicht. Moderne Flugzeuge wie der Airbus A380 oder Boeings Leichtbauflieger 787 machen nur ein Zehntel des Lärms ihrer Vorgänger. Dass Flugzeuge den Flughafen-Anwohnern trotzdem die Grillabende verderben, ist vor allem eine Kostenfrage. Die Airlines konzentrierten sich bisher eher darauf, Sprit zu sparen. So hat Boeing zuletzt lieber die sparsame, aber konventionelle 787 gestartet – statt des neuen Sonic Cruisers, der dank seiner Pfeilform und der neuen Triebwerksanordnung wohl deutlich leiser gewesen wäre, aber nicht sparsamer. Zudem dauert es wegen der langen Lebensdauer von Flugzeugen oft Jahre, bis Innovationen in den Flotten der Fluggesellschaften ankommen.

Dennoch hat die Branche einen Zeitplan im Kampf gegen den Krach. Noch 2012 sollen Starts und Landungen etwa durch neue Anflugwege leiser werden, 2020 sollen neue Flugzeugtypen einen weiteren Schub in Richtung leisere Flieger bringen.

Die Kinder der Martin-Buber-Schule in Frankfurt-Sachsenhausen können davon nur träumen. Sie kennen den Flugplan des Frankfurter Flughafens wahrscheinlich ebenso gut wie die Fluglotsen. Schließlich donnern im Abstand von Minuten Langstreckenflieger über das Gebäude. Selbst an heißen Sommertagen müssen die Schüler Klassenarbeiten bei geschlossenen Fenstern schreiben, weil eine Boeing 747 so laut sein kann wie ein Rasenmäher.

Flugzeuge auf mehr Routen verteilen

Das soll sich nun ändern. Der Flughafen und die Flugsicherung sind dabei, die Flugwege über Hessen neu zu organisieren. Das soll den Lärm in den nächsten Jahren um bis zu 20 Prozent reduzieren.

Erste Erfolge sind schon beim Start hörbar: Normalerweise sind Flugzeuge in dieser Phase besonders laut, weil ihre Triebwerke mit Vollgas arbeiten. Nun sollen die Piloten die Motoren anders nutzen. Während des Abhebens übernimmt die Elektronik den Schubhebel länger als sonst. Der Flugzeugrechner erkennt, wo sich das Flugzeug befindet, und reduziert über schützenswerten Gebieten automatisch den Schub – und damit den Lärm. Die Software tut das so gefühlvoll, dass zwar der Krach nachlässt, aber der Flieger nicht ins Ruckeln gerät. Nach diesem Prinzip soll nun auch die Landung leiser werden.

Fachleute des Frankfurter Flughafens entwickeln dafür ein hochpräzises Navigationssystem. Zwar steuern die Jets heute schon mithilfe von Satellitennavigation. Doch weil sie sich mit rund 300 Stundenkilometern der Landebahn nähern, ist das noch zu ungenau, um besonders lärmempfindliche Punkte gezielt zu umfliegen.

Daher bauen die Planer im Rhein-Main-Gebiet Hilfssender, wie sie bereits in Bremen getestet wurden. Damit können Piloten präziser Routen wählen, auf denen sie weniger Anwohner stören. Außerdem können die Lotsen die Flugzeuge auf mehr Wege verteilen, die sich erst kurz vor der Bahn treffen. "Dieses Point Merge genannte Verfahren schafft zwar den Lärm nicht aus der Welt, aber weil es viele Routen gibt, werden alle seltener beflogen – und die Betroffenen seltener gestört", sagt der Hamburger Flugexperte Heinrich Großbongardt.

Kampf dem Krach mit Antischall

Weitere fünf Prozent weniger Lärm bringen steilere Flugwege. Dabei landen die Maschinen in einem etwas höheren Winkel als den bisher üblichen drei Grad. Der Vorteil: Die Maschinen fliegen höher über an den Flughafen grenzende Stadtgebiete.

Den Effekt verstärkt ein ganz einfaches Mittel: Seit mehr als einem Monat dürfen Piloten in Frankfurt ihre Triebwerke quasi in den Leerlauf stellen und weitgehend zur Landebahn segeln. Das in der Fachsprache Continuous Descent Approach genannte Verfahren ist bis zu einem Fünftel leiser als beim heute üblichen Treppenanflug, bei dem die Flugzeuge auf jeder Stufe eine Weile geradeaus fliegen und auf jedem Absatz laut Zwischengas geben müssen.

In Frankfurt-Sachsenhausen werden die Entlastungen vorerst kaum auffallen. Doch die Kinder, die diesen Sommer den ersten Schultag haben, werden noch vor dem Wechsel auf das Gymnasium den Unterschied bemerken, auch weil 2014 eine revolutionäre Triebwerksgeneration auf den Markt kommt.

Sprit senken und Lärm reduzieren

Wer Egon Behle besucht, hat nicht den Eindruck, dass in seinem Büro eine Revolution steigt. Behle ist Chef des Münchner Triebwerksherstellers MTU, und an seinem Arbeitsplatz ist alles grau: die Schränke, die Regale und der Tisch. Dabei hat MTU vor gut zehn Jahren einen Umsturz losgetreten. Das Unternehmen hat begonnen, ein Getriebe für einen Flugmotor mit mehreren Zehntausend PS zu bauen. Bislang sind alle Triebwerksteile über eine Art Stange miteinander verbunden. Dadurch drehen sich alle Teile gleich schnell, obwohl sie effizienter wären, wenn sich der hintere Teil schneller drehen würde als der vordere. Genau das wird mit dem Getriebe möglich.

Das sollte anfangs nur den Verbrauch senken. "Doch damit halbieren wir auch den Lärm", sagt Behle über das PW1000G genannte Kraftpaket, das er mit dem US-Triebwerkshersteller Pratt & Whitney baut. Als erster Getriebeflieger soll Ende 2013 die C-Series des kanadischen Herstellers Bombardier die ersten Passagiere befördern. Ab Oktober 2015 liefert Airbus den Mittelstreckenjet A320 Neo aus. Bei beiden zählt die Lufthansa zu den ersten Kunden.

Für Behle und seine Konkurrenz wie den britischen Motorenbauer Rolls-Royce oder General Electric aus den USA ist das erst der Anfang. Sie wollen die Technik nicht nur auf größere Triebwerke übertragen. Sie basteln auch an windschnittigeren und damit leiseren Triebwerksschaufeln.

DLR-Chef Wörner arbeitet gar an einer Art Antischall, wie bei modernen Reisekopfhörern, die durch gezielte Gegengeräusche den Umgebungslärm mindern: "Wir haben Triebwerke mit Mikrofonen ausgerüstet, die den erzeugten Schall messen und dann den genau passenden Gegenschalldruck über Lautsprecher erzeugen."

Das stimmt die Branche fast euphorisch: "Bald könnte das Triebwerk der leiseste Teil am Flugzeug sein", prophezeit Louis Chênevert. Er muss es wissen: Vor seiner Zeit als Chef des Technologiekonzerns UTC hat er dessen Triebwerkstochter Pratt & Whitney geleitet.  

Wie die Haut des Hais

Nach anstrengenden Tagen findet Boeing-Manager Mike Bair Ruhe und Ausgleich in der Natur. Ob als Programmchef des Leichtbaufliegers 787 oder des 737 Max getauften neuen Mittelstreckenjets: In seiner freien Zeit sucht der Mittfünfziger Inspiration im Tierreich – bei der Eule zum Beispiel. "Warum sollten wir Dinge neu erfinden, die es bereits gibt", beschreibt Bair seinen Ansatz im Kampf gegen den Fluglärm.

Der erste Erfolg dieses Denkens ist der neue Jumbojet 747–8i, mit dem die Lufthansa seit Anfang Juni zwischen Frankfurt und Washington pendelt. Boeings neues Top-Modell ist rund ein Viertel leiser als Vorgängermodelle, unter anderem dank der scharfen Zähne am Triebwerksauslass, den sogenannten Chevrons, und einer neuen, geschwungenen Flügelspitze. Beide Innovationen hat sich Bair bei den Flügeln der Eule abgeschaut: Sie teilen große Luftwirbel in viele kleinere, die wiederum wesentlich leiser sind.

Das ist der Auftakt für den kompletten Umbau des Flugzeugrumpfes. Er beginnt bei einer glatteren Oberfläche. Zwar kommt ein Flugzeug nicht ohne hervorstehende Teile aus wie die Pitotrohre genannten Röhrchen, mit denen die Maschine ihre Geschwindigkeit misst. Kanten, Türrahmen und Antennen hingegen sollen künftig verschwinden. Um die größten Lärmquellen an der Außenhaut zu identifizieren, ließ DLR-Chef Wörner bei mehreren Testflügen eine Lufthansa-Maschine mit einem ganzen Park aus Mikrofonen überwachen und fand zig unerwartete Krachmacher: den Deckel eines Tankstutzens etwa, der in bestimmten Fluglagen die vorüberrasende Luft in einem schrillen Pfeifgeräusch in Schwingungen versetzte.

Am schwierigsten zu überwinden aber ist die größte Lärmquelle beim Landen: das Fahrwerk. Weil es beim Aufsetzen eine Kraft von gut 1.000 Tonnen aushalten soll, muss es stabil und damit massiv sein. Das macht es zur einer Quelle lauter Windgeräusche. Daher arbeiten Ingenieure an einer windschnittigeren Form, die zudem dank neuer Titanlegierungen stabiler und damit dünner sein kann.

Leise ans Ziel segeln

Zweites Arbeitsfeld ist die Außenhaut der Flieger. Wegen der Reibung bleibt bislang auf der glatten Metalloberfläche die Luft bei hohen Geschwindigkeiten kleben, und die nachdrängenden Luftschichten stolpern quasi laut über das Hindernis. Nun wollen die Planer bei Boeing und Airbus die Haut ihrer Maschinen wie einen Golfball mit kleinen Dellen überziehen. Die Inspiration dafür war die Haut von Haien: Sie hat kleine Vertiefungen, damit auf der Haut auch bei hohen Geschwindigkeiten kein Wasser haften bleibt und mit lauten Wirbeln die Beute verscheucht.

Es ist eine unsichtbare Revolution. Das Einzige, was die Passagiere in den nächsten Jahren erkennen werden, ist die neue Generation von Triebwerken. Ingenieure wollen sie künftig am Heck der Maschinen montieren, weil sie an den Flügeln zu viele Wirbel und damit Lärm verursachen. Dieser Umzug senkt nicht nur den Luftwiderstand. Bei einem Luftaustritt oberhalb des Heckflügels lenkt das Leitwerk zudem den Motorenlärm vom Boden weg in die Höhe.

Ein Flügel ohne die Last eines Triebwerks kann nicht nur dünner und windschnittiger sein, sondern – wie bei einem Segelflieger – auch länger. Damit kann sich die Maschine dem Flughafen auf den letzten Metern langsamer und damit leiser nähern, indem sie nur noch heransegelt.

Damit Fliegen jedoch wirklich weniger Menschen um ihre Ruhe bringt, müssen sich nicht nur die Hersteller und die Flughäfen ändern. Auch die Politik muss ihren Beitrag leisten. "Bislang ist bei jedem Fortschritt, den wir Flugzeugbauer beim Lärm erreicht haben, auch die Bebauung näher an die Flughäfen gerückt. Damit blieb am Ende die Belastung für die Anwohner gleich", sagt Airbus-Manager von Wrede. "Hätten wir um die Flughäfen noch die gleiche Bebauung wie vor 20 Jahren, hätten wir wahrscheinlich auch keine Probleme mehr."

Daran haben selbst die extrem lauten Anwohnerproteste in Frankfurt wenig geändert. Die Gemeinde Flörsheim etwa will ein neues Wohngebiet für 30 Häuser ausweisen. Mitten in der Anflugschneise.

Erschienen in der WirtschaftsWoche