Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Simulation von neuen Anflugverfahren

31.01.2011
Dreidimensionale Darstellung von Lärm und Emissionen bei startenden und landenden Flugzeugen

Anwohner in der Nähe von Flughäfen können ein Lied davon singen: Der Flugzeuglärm bei Start und Landung ist eine erhebliche Belastung. Aber Lärm und Emissionen sind auch ein Kostenfaktor: Sie sind Grundlage für einen Teil der bei jedem Flug zu zahlenden Gebühren.


Der spiralförmige Landeanflug ist Testobjekt für eine erste Darstellung. Hierdurch wird die Fläche des Lärmteppichs bereits reduziert, allerdings steigen noch Emissionen und Kraftstoffverbrauch. Fünf RWTH-Institute aus fünf Fakultäten optimieren mit Hilfe der dreidimensionalen Abbildung ihrer Datenmengen in der CAVE den Flughafenbau und -betrieb. Foto: Peter Winandy

Wie der sogenannte Lärmteppich und die Intensität der Beschallung sowie die Emissionen durch anfliegende Maschinen dargestellt werden können, wird derzeit in einem Forschungsprojekt von fünf Instituten aus fünf Fakultäten der RWTH untersucht und mit Hilfe der VR-Technik dreidimensional simuliert.

Flugzeuge bestreichen in der Regel bei ihrem acht bis zehn Meilen langen, geraden Landeanflug auf den Airport die darunter liegende Landschaft mit einem zunehmend ausgeprägten Lärmteppich. „Durch neuartige Anflugverfahren, die teilweise über möglichst unbewohntem Gebiet stattfinden, lässt sich die Schallverbreitung flächenmäßig reduzieren. Dabei ist darauf zu achten, dass sich weder die Emissionen erhöhen, noch die Flughafenkapazität verringert“, schildert Univ.-Prof. Dr.-Ing. Rolf Henke, bis vor kurzem Direktor des Instituts für Luft- und Raumfahrt der RWTH Aachen und jetzt Vorstand des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) in Köln Porz. In Kooperation mit Klima- und Verkehrsforschern, Technischen Akustikern und Informatikern prüfen unter seiner Leitung Ingenieure die Randbedingungen solcher Start- und Landevorgänge unter Anwendung der Virtuellen Realität.

In einem dreidimensionalen und begehbaren Simulationsraum, der so genannten CAVE, können dabei die Wissenschaftler den Anflug auch mehrerer Maschinen aus beliebigen Winkeln und Standpunkten verfolgen. Dabei wird der Lärmteppich unter den Flugzeugen farbig gekennzeichnet, sodass seine Ausbreitung und Intensität deutlich erkennbar ist. Über Berechnungen der Triebwerksprozesse können darüber hinaus Stickoxide, Kohlendioxid oder andere Stoffe farbig und flächig dargestellt werden - und dies in Abhängigkeit von Wind und Wetter. Zudem werden die Wirbelschleppen abgebildet, jene Windhosen hinter einem Flugzeug, die heute den Sicherheitsabstand der startenden und landenden Maschinen bestimmen. „Wir erhalten so auch Informationen zur Optimierung von Flughafenbau und -betrieb“, resümiert Professor Henke, „selbst die Landschaftsgestaltung im Umfeld der Start- und Landebahnen kann mit den Untersuchungsergebnissen effizienter gestaltet werden“. Im nächsten Schritt werden auch akustische Signale und Witterungsbedingungen in die Visualisierung eingebunden; später soll sogar Cockpit-Personal einbezogen werden, um die Realität so authentisch wie möglich abzubilden. „Die Ergebnisse“, so Professor Henke, „können zu neuen Anflugverfahren führen, die – je nach Bedarf – geräusch- und emissionsärmer sind, aber die Kapazitäten von Flughäfen erhöhen“.

Bei der Virtuellen Realität in der CAVE handelt es sich um eine spezielle Form der Darstellung von Daten. „Die Simulationen werden nicht von außen betrachtet“, schildert Prof. Dr. Torsten Kuhlen, Leiter der Virtual Reality Group im RWTH-Rechenzentrum, „sondern man begibt sich in die Daten hinein, die als dreidimensionale Bilder auf die Wände und den Boden des Simulationsraumes projiziert werden“. Maschinen, Produktionsabläufe oder eben Flugzeuglandungen können so sehr anschaulich und vor allem räumlich dargestellt werden. Mit einer Stereo-Brille, wie sie auch bei dem Film „Avatar“ den Eindruck der Dreidimensionalität erlaubt, und einem speziellen Joystick ausgestattet, kann sich der Betrachter in diesem 360 Grad-Bild bewegen und die Perspektive beliebig verändern. „Dies bietet eine völlig neue Form der Analyse von riesigen Datenmengen, welche - die Entwicklung geeigneter Software vorausgesetzt - über ungeahnte Einblicke hinaus auch einen Eingriff in die Abläufe ermöglicht“, fasst Professor Kuhlen zusammen. Derzeit laufen im RWTH-Rechenzentrum die Arbeiten, um eine CAVE der nächsten Generation einzurichten, deren Größe und Auflösungsvermögen die alte Version von 2004 um ein Mehrfaches übertreffen wird.

Das Projekt ist darüber hinaus ein gelungenes Beispiel für eine neue Art der risikofreundlichen Forschungsförderung: Im Zuge der Exzelleninitiative hat die RWTH den Exploratoy Research Space (ERS) eingerichtet, der Ideen unterstützt, die in ihrem frühen Stadium noch keine Finanzierung externer Förderer erlangen würden. Insgesamt 72 Projekte mit einem Volumen von 3,5 Millionen Euro wurden so in den letzten drei Jahren auf den Weg gebracht. Davon erhielten 14 Vorhaben zur weiteren Konkretisierung Mittel in Höhe von nochmals 6 Millionen Euro. „Bei unserem Projekt hat sich diese Investition auf alle Fälle gelohnt“, meint Professor Henke. „Wir haben so die Grundlage für Drittmittelprojekte geschaffen bis hin zur Entwicklung der zusätzlichen technischen Unterstützungssysteme, die erforderlich sind, um neue An- und Abflugverfahren sicher zu gestalten.“

Toni Wimmer
Weitere Informationen erhalten Sie bei
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Rolf Henke
Institut für Luft- und Raumfahrt der RWTH Aachen
Wüllnerstraße 7
Telefon 0241/8096801
Mail henke@ilr.rwth-aachen.de
Prof. Dr. Torsten Kuhlen
Virtual Reality Group des Rechen- und Kommunikationszentrums der RWTH Aachen
Seffenter Weg 23
Telefon 0241/8024783
Mail kuhlen@rz-rwth-aachen.de

Thomas von Salzen | idw
Weitere Informationen:
http://www.rwth-aachen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verkehr Logistik:

nachricht Neues Prüffeld für Fahrzeugtechnik, Elektromobilität und vernetztes Fahren
18.12.2017 | Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

nachricht Verkehrsmanagement in Ballungsgebieten
08.12.2017 | Technische Hochschule Mittelhessen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verkehr Logistik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

Transferkonferenz Digitalisierung und Innovation

22.01.2018 | Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft

22.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Ein Haus mit zwei Gesichtern

22.01.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics