Warum sind Leichtflugzeugmotoren so laut?

Motoren könnten durch die einfache Lösung des Hinzufügens eines Schalldämpfers (oder Schalldämpfer, wie es an manchen Stellen genannt wird) leiser gemacht werden. Sie sind für viele Modelle verfügbar und können zu einem astronomischen Preis installiert werden. Die Teile und die Arbeit sind eigentlich ziemlich billig, es sind die Zertifizierungskosten, die es so schlimm machen. Es kostet viel Geld, Teile für Flugzeuge zu entwickeln und zu zertifizieren. Schalldämpfer sind nicht obligatorisch, und weil die Installation so teuer ist, tun die meisten dies nicht, weil die Kosten die Vorteile so sehr überwiegen - es kostet viel weniger, stattdessen ein anständiges aktives Rauschunterdrückungs-Headset zu kaufen.

Propeller sind eine große Lärmquelle, und es gibt leisere Konstruktionen für viele Flugzeuge, sie müssen jedoch mit einem bestimmten Motor und Flugzeugmodell zertifiziert werden, und diese Kosten summieren sich.

Die aktuellen Zertifizierungsregeln dienen der Sicherheit, in manchen Fällen können sie Innovationen ersticken. Aus diesem Grund haben wir immer noch Vergasermotoren mit manueller Gemischregelung anstelle von computergesteuerter Kraftstoffeinspritzung und Turbonormalisierung.

Ich glaube nicht, dass es eine endgültige Antwort darauf gibt, was der leiseste Trainer ist, da ich keine Quelle für leichte Flugzeuglärmmessungen kenne und jedes Flugzeug als Trainer verwendet werden kann. Von den zertifizierten Leichtflugzeugen, die üblicherweise für die Grundausbildung verwendet werden, ist die Diamond DA20 Katana die leiseste, die ich mir vorstellen kann, weil sie viel leichter als die üblicheren Cessnas und Piper ist und daher einen kleineren Motor und Propeller verwendet. Ein kleinerer Motor und Propeller bedeuten im Allgemeinen weniger Lärm. Flugzeuge mit Turbodieselantrieb wie die Diamond DA-40 sind leiser, weil der Turbo das Abgasgeräusch dämpft.

Propellergetriebene Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrt sind weitaus lauter als Autos. Kein Pilot fliegt ohne Headset, weil der Lärm es sonst unmöglich macht, mit dem Boden oder anderen Piloten zu kommunizieren. Die Spitzenpegel überschreiten 100 dB und der kontinuierliche Durchschnitt liegt bei etwa 85 dB, was für das Gehör ohne Schutz schädlich ist. Die obigen Diagramme, die das An- und Abfluggeräusch zeigen, gelten für Flugzeuge mit Düsenantrieb, nicht für das Leichtflugzeug in der Frage des OP.

Es gibt zwei Quellen für externe Geräusche, den Propeller und den Motorauspuff.

Lärm von der Stütze wird durch ihre Spitzen verursacht, die sich Überschallgeschwindigkeit nähern. Energie, die zum Erzeugen von Lärm verwendet wird, wird verschwendet, daher wäre es hilfreich, die Geschwindigkeit zu verringern. Leider haben die meisten kolbengetriebenen Flugzeuge aus Gründen der Einfachheit und Zuverlässigkeit direkt an ihren Kurbelwellen befestigte Propeller. Diese Motoren drehen bereits langsam (im Vergleich zu Automotoren), wenn sie volle Leistung erbringen, so dass eine noch stärkere Verlangsamung die Verbrennungseffizienz schneller senkt, als sie durch eine erhöhte Antriebseffizienz aufgrund reduzierter Geräusche wiederhergestellt wird.

Abgasgeräusche entstehen in Flugzeugen genauso wie in Autos. Der typische Flugzeugmotor, der in den vom OP erwähnten Trainern verwendet wird, ist jedoch ein Vierzylinder, der sich langsamer dreht, sodass die Verbrennungsereignisse, die für eine hohe Leistung erforderlich sind, zwei- oder dreimal größer sind. Ihr typisches Econobox-Auto hat einen 2-Liter-Motor, während der Flugzeugmotor hier fast 6 Liter fasst. Das Abgasgeräusch ist folglich zwei- bis dreimal lauter, ungedämpft und aufgrund der niedrigeren Frequenzen, die vom langsamen Motor erzeugt werden, schwieriger zu dämpfen. Gewicht ist in einem Flugzeug teuer. Schalldämpfer sind schwer und reduzieren die Leistung des noch schwereren Motors, daher ist die minimal akzeptable Lösung die verwendete.

Der beste Weg, Motorgeräusche zu reduzieren, ist die Verwendung eines Elektromotors, der keine Verbrennungsimpulse zu unterdrücken hat. Der Pipistrel Alpha Electro ist ein Trainer, der genau das tut. Der Propeller ist auch so bemessen, dass die Spitzen während des Betriebs zwischen Mach 0,5 und 0,6 bleiben, wodurch das Propellergeräusch niedrig bleibt. Mit nur 60 dB ist es weitaus leiser als kolbengetriebene Flugzeuge.

Alpha Elektro

Eine Schraube so einzustellen, dass sie sich langsamer dreht, und bessere Schalldämpfer könnten Geräusche erheblich reduzieren. Diese wären sowohl schwer als auch kostenintensiv, nicht nur bei der Anschaffung, sondern auch im Einsatz, da dieses Gewicht überall hin mitgenommen werden muss, wo das Flugzeug hinfliegt. Der Pilot müsste aufgrund von Windgeräuschen im Cockpit immer noch einen Gehörschutz tragen, was nicht angesprochen wird, da es nicht Teil der Frage des OP war.

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Im Allgemeinen sind die meisten Leichtflugzeuge nicht dramatisch lauter als die meisten Autos (siehe Rundschreiben zum geschätzten Flugzeuglärm auf Seite 140 und Innengeräusche von Autos ). Was jedoch einen Unterschied macht, ist, wie Menschen diese Geräusche wahrnehmen. Wenn zum Beispiel eine Person neben einem Flugzeugmotor und einem Automotor mit dem gleichen Geräuschpegel steht, sehen wir, dass das Hauptproblem des Flugzeugmotors darin besteht, dass er die meiste Zeit „nervende“ Geräusche abgibt, die Unbehagen verursachen. Es ist also wichtig, störende Geräusche nicht mit hohen dBs zu verwechseln!Ein weiterer zu berücksichtigender Punkt ist, dass der Lärm des Flugzeugs während des Anflugs – wie im Fall des OP – weniger Hindernisse aufweist als wenn sich das Flugzeug am Boden befindet, was in den meisten Fällen zu einer geringeren Schalldämpfung und höheren empfangenen Schallpegeln führt.

Können diese Kolbenmotoren leiser werden? Sicher können sie und ein Schalldämpfer ist eine Sache, die helfen würde.

Ziemlich viele kleine Flugzeuge haben keinen Schalldämpfer, um Kosten, Platz, Motorleistung, Gewicht und zusätzlichen Wartungsaufwand zu sparen.

Aber auch ziemlich viele kleine Flugzeuge haben aus zusätzlichen Gründen, die mit den Abgastemperaturen zusammenhängen, Schalldämpfer und emittieren dennoch übermäßig viel Lärm. Warum? weil der Motor nicht die einzige Lärmquelle im Flugzeug ist.

Aus Sicht des Herstellers sollte man sich jedoch fragen, ob es notwendig ist, die Design- und Betriebskosten zu diesem Zweck zu erhöhen. Sobald das Flugzeug abhebt, besteht sowieso keine wirkliche Notwendigkeit dafür. Und wenn wir noch einen Schritt weiter gehen und die Vorschriften betrachten, sehen wir, dass, da die Geräusche innerhalb der akzeptablen Grenzen liegen, es keinen wirklichen Bedarf gibt, eine Unterdrückung durchzusetzen, und daher müssen die Hersteller diese zusätzlichen Kosten und Designänderungen nicht zu ihren Flugzeugen hinzufügen.

Darüber hinaus haben Flugzeuge zusätzliche Lärmquellen, die sich aus ihrer Wechselwirkung mit der Luft ergeben, wie Sie im folgenden Diagramm der ICAO sehen können :