Aircraft noise in the vicinity of airports and its impact to residents represents a problem that is growing according to the increasing air traffic density. Improved and completely new designed aircraft configurations are promising approaches. But they represent only long-term solutions, whereas the application of newly designed noise abatement flight procedures (NAPs) could be able to contribute to the reduction of noise immission in a near future.
The paper will describe the NAP design process and an evaluation of the results. It is based upon several studies performed in Germany during the last 6 years.
Starting from existing NAPs, new procedures were designed using performance calculations, fast time simulations, full flight simulator studies and flight tests. Assessments of noise reduction as well as assessments of safety, operational feasibility, pilot workload, passenger comfort and economic aspects were carried out.
The newly designed “Segmented Continuous Descent Approach” results in a reduction of the >50 dBA maximum noise level area of about 40% and was investigated in detail by full flight simulator research into pilot workload and flight tests including on ground noise measurements. Analysis of take-off procedures showed advantages and disadvantages of steep departure flight paths and full thrust use.

/pdf/design-and-evaluation-of-short-term-realizable-new-noise-3sa94je1zj.pdf

Design and evaluation of short-term realizable new noise abatement flight procedures

Short and middle term solutions are necessary to address the problem of aircraft noise in the vicinity of airports Several approach procedures leading to noise abatement were designed based on performance calculations and fast time simulations Two of them, namely the Low-Drag-Low-Power (LDLP) as a reference and the Segmented Continuous Descent Approach (SCDA) with a glide path intercept from above were analyzed on Airbus A320 and A330 full flight simulators with 44 pilots, evaluating pilot workload Via flight tests two further procedures, a Continuous Descent with a late gear extension (LCDA) and an optimized LDLP procedure with a steep final segment (SLDLP), are investigated on an Airbus A319 aircraft Noise measurements on ground were performed at 25 locations inside the departure and approach areas The investigations indicate that consequent practice of flight procedures such as continuous-descent and steep-final-approaches provide adequate noise abatement

Evaluation of Simulator and Flight Tested Noise Abatement Approach Procedures

Die steigende Anzahl von Flugbewegungen kompensiert hinsichtlich der Belastung durch Fluglarm zunehmend die Fortschritte bei der Verringerung des Quellenlarms am einzelnen Flugzeug (insbesondere die Einfuhrung leiserer Triebwerke), so dass larmreduzierte Anflugverfahren als Masnahmen des aktiven Schallschutzes in Flughafennahe von groser Bedeutung sind. Wegen des Kostendrucks auf die Airlines gibt es wenig Spielraum, diese Prozeduren zwar leiser, aber dafur zeit- und treibstoffaufwendiger zu gestalten oder derart, dass neue Ausrustungskomponenten zu ihrer Umsetzung erforderlich werden.
Entsprechende Flugverfahren, welche nicht nur mit den ICAO-Regeln konform sind, sondern auch moglichst mit dem heutigen Leistungsumfang von Flight Management System und Autopilot fliegbar sind, wurden in den vergangenen funfzehn Jahren im DLR entwickelt und in Simulator- bzw. Flugversuchen erprobt. Der Artikel gibt eine Ubersicht uber diese Verfahren und ihre Vor- und Nachteile, wobei auch Ergebnisse und Praxiserfahrungen bereits eingefuhrter Verfahren vorgestellt werden. Dabei wird speziell auf die Gleitpfadanhebung am Flughafen Frankfurt/Main eingegangen.
Die Erfahrungen haben gezeigt, dass larmarme Anflugtrajektorien zur Entfaltung ihres Potentials – teilweise sogar zur Vermeidung kontraproduktiver Effekte – flugzeugspezifischer werden mussen, indem sie auf individuelle Flugleistungen und Bordsysteme zugeschnitten werden. Daruber hinaus sind eine grosere Flexibilitat zur Anpassung an Flughafen und Wetter erforderlich sowie eine erhohte Prazision bei der Umsetzung der berechneten Manover. Ein Pilotenassistenzsystem, das dies gewahrleisten soll, wird vorgestellt.

Lärmminderung im Landeanflug durch Anpassung des Höhen- und Geschwindigkeitsprofils

Arbeitsunterbrechungen haben in den letzten Jahren als Stressoren an Bedeutung gewonnen. In diesem Beitrag werden Ergebnisse aus einer Beobachtungsstudie sowie einer standardisierten Tagebuchstudie an Gesundheits- und Krankenpflegern berichtet. Getrennt nach verschiedenen Unterbrechungsquellen werden unterschiedliche Reaktionsmoglichkeiten betrachtet (sofort bearbeiten, ignorieren oder verschieben). Zudem werden Zusammenhange zwischen der Haufigkeit von Arbeitsunterbrechungen mit geistiger Anstrengung, erlebtem Zeitdruck und dem Frustrationserleben wahrend der Arbeit sowie zu emotionaler und kognitiver Irritation am Abend berichtet. Es zeigt sich, dass Arbeitsunterbrechungen unmittelbar zu einem hoheren Belastungserleben wahrend der Arbeit fuhren und an Tagen mit haufigen Arbeitsunterbrechungen auch am Abend noch eine hohere Beanspruchung angegeben wird. Ergebnisse aus Gesundheitszirkeln zeigen, dass Arbeitsunterbrechungen im Krankenhaus zwar nicht abgeschafft, aber reduziert werden konnen.

Arbeitsunterbrechungen als tägliche Belastungsquelle

Initiiert durch Experten der Flugbetriebssicherheit der Lufthansa, welche gleichzeitig auch Ausbilder sowie Kapitane auf den untersuchten Flugzeugtypen sind, wurden ein Versuchsdesign entwickelt und Experimente im Flugsimulator (siehe Bild 1) durch die Technische Universitat Berlin (TUB) und die Technische Universitat Munchen (TUM) im April / Mai 2011 durchgefuhrt. Vorrangiges Ziel dieses Experiments war die quantitative Erfassung der aktuellen Trainiertheit (Basic Competence) von Verkehrspiloten unter standardisierten Bedingungen. Nach einer Auswertung und Analyse konnen in Zusammenarbeit mit den Experten gezielt Massnahmen z.B. in Form von Trainingskonzepten entwickelt werden, um proaktiv die Flugbetriebssicherheit zu erhohen. Im Rahmen eines eindeutig definierten Szenarios, welches in diesem Beitrag beschrieben wird, mussten insgesamt 60 Linienpiloten (Zufallsstichprobe) u.a. eine manuelle Landung ohne Unterstutzung von automatischen Flugfuhrungssystemen (Flight Director, Autopilot) durchfuhren. In einem between-groups- Design wurden dabei jeweils Gruppen von 30 Piloten miteinander verglichen, welche entweder viel Flugerfahrung, aber wenige Landungen pro Monat (Kapitane Langstrecke) oder wenig Flugerfahrung, aber viele Landungen im Monat (Kopiloten Kurz-/Mittelstrecke) haben. Die aufgezeichneten Daten ermoglichen u.a. die Entwicklung von Kenngrossen zur Beschreibung der Qualitat der oben genannten Flugfuhrungsaufgabe.

Evaluation manueller fliegerischer Leistung von Piloten anhand erfasster technischer Parameter in Flugsimulatoren hochautomatisierter Flugzeuge

Im Rahmen des Forschungsverbundes „Leiser Verkehr“ wurde untersucht, inwieweit ein neues Anflugverfahren hinsichtlich der Flugsicherheit und der Akzeptanz durch die Piloten durchfuhrbar ist. Zu diesem Zweck wurden zwei Verfahren – ein Standardverfahren (LDLP) und ein unter Larmaspekten weiter verbessertes Verfahren (SCDA) – in zwei Full-Flight-Simulatoren (A320 und A330) verglichen. Die Fliegbarkeit wurde mit 40 Piloten bzgl. technischer, psychologischer und physiologischer Parameter untersucht. Jeweils zwei Piloten fuhrten in einer Nacht acht Landeanfluge von jeweils 13 min. Dauer auf den Flughafen Munchen durch. Jede Simulation begann bei 9000 Fus Hohe und endete mit der Landung. Abwechselnd (als „pilot flying“ bzw. als „pilot non-flying“) wurden zwei LDLP und 6 SCDA absolviert. Neben technischen Grosen (z.B. Flughohe, Sinkrate, Geschwindigkeit, Schub, Fahren der Landeklappen und des Fahrwerks) wurden psychologische (z.B. Ermudung, Arbeitsbelastung, Akzeptanz, Aufgabenerfullung) und physiologische Parameter (z.B. EKG, EEG, EOG, Blutdruck, Cortisol) kontinuierlich oder diskret erhoben. Ein Debriefing mit umfangreichen Fragebogen komplettierte jede Versuchsnacht. Die geflogenen Bahnverlaufe zeigten eine Dispersion von der Vorgabe, wenn ein Sinkflug eingeleitet werden sollte. Der SCDA fuhrte zu einer Larmreduktion zwischen 2 und 5 dB im L max -Bereich zwischen 50 und 70 dB, daruber und darunter ergaben sich Erhohungen im Vergleich zum LDLP. Die physiologischen Daten und die regelmasigen Befragungen wahrend der Simulationen ergaben keine relevanten Unterschiede, die auf die unterschiedlichen Anflugverfahren zuruckzufuhren waren. Auch die fliegerische Leistung wurde als gleich gut beurteilt. Dagegen differenzierten die Piloten im Debriefing zwischen den Verfahren, wobei das SCDA haufig als nicht so sicher und arbeitsintensiver bezeichnet wurde sowie die Akzeptanz geringer war. Das SCDA kann als grundsatzlich durchfuhrbar und fliegbar bewertet werden. Einschrankungen ergeben sich z.Z. aus den Randbedingungen der Untersuchung und den technischen Unzulanglichkeiten. Es wird empfohlen, weitere Untersuchungen unter realen Flugbedingungen durchzufuhren, und technische Verbesserungen und Erprobungen zur Pilotenunterstutzung zur weiteren Beurteilung des SCDA vorzunehmen.

Untersuchung der Fliegbarkeit von lärmoptimierten Anflugverfahren durch den Piloten

Im Rahmen eines EU-Projekts wurde ein Trainingsprogramm zur Effektivierung des Situationsbewusstseins und Gefahrenmanagements bei Flugzeugbesatzungen entwickelt Das Trainingsprogramm mit dem Namen "ESSAI" ('Enhanced Safety through Situation Awareness Integration in training') beinhaltet realistische Aufgabenstellungen zum Erwerb und Erhalt relevanter Kompetenzen, wie Planung, Antizipation, Fehlerdiagnose, Fehlerbereinigung usw Das Trainingspaket besteht aus funf Phasen beginnend mit der Bewusstmachung bis hin zum Transfer in den Linienalltag Im A330-Forschungssimulator der TU Berlin wurde bei 32 Verkehrsflugzeugfuhrern eine Wirkungskontrolle durchgefuhrt Die Trainingseffekte zum Situationsbewusstsein waren signifikant uber ein weites Spektrum von Variablen aus den Bereichen Kenntnisse, Einstellungen und Leistungsverhalten Auch fur den Praxistransfer in den Liniendienst konnten positive Erfahrungen bei zwei Fluggesellschaften nachgewiesen werden Der Beitrag bietet einen Uberblick uber die Inhalte des ESSAI-Trainingsprogramms sowie eine Diskussion der Ergebnisse aus dem Trainingsexperiments

Oliver Lehmann

Papers

Untersuchung der Fliegbarkeit von lärmoptimierten Anflugverfahren durch den Piloten

ESSAI - Eine Trainingslösung für effektives Situationsbewusstsein und Gefahrenmanagement bei Flugzeugbesatzungen