Basis of Calculation for Engine Test Runs
TEXTE
80/2013
Basis of Calculation for Engine Test Runs
by
Dr. Thomas Schenk
KSZ Ingenieurbro GmbH
UMWELTBUNDESAMT
| TEXTE | 80/2013
ENVIRONMENTAL RESEARCH OF THE
FEDERAL MINISTRY OF THE ENVIRONMENT,
NATURE CONSERVATION AND NUCLEAR SAFETY
Project No. (FKZ) 350 01 033
Report No. (UBA-FB) 001321
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ISSN 1862-4804 Study performed by: KSZ Ingenieurbro GmbH Torstrae 7 10119 Berlin
Study completed in: May 2009
Publisher: Federal Environment Agency (Umweltbundesamt) Wrlitzer Platz 1 06844 Dessau-Rolau Germany Phone: +49-340-2103-0 Fax: +49-340-2103 2285 Email: [email protected] Internet: http://www.umweltbundesamt.de
http://fuer-mensch-und-umwelt.de/
Edited by: Section I 3.3 Noise Abatement in Transport Roman Thierbach
Dessau-Rolau, October 2013
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Table of Contents
0 Zusammenfassung........................................................................................... 4
1 Explanations of Abbreviations, Units of Measurements, Symbols, and
Terminology ................................................................................................................ 6
2 Reason ........................................................................................................... 10
3 Task ............................................................................................................... 10
4 Methodological Approach of the Investigation ................................................ 14
4.1 General ........................................................................................................... 14 4.2 Reviewed Sources .......................................................................................... 14 4.3 Personal Experiences ..................................................................................... 15 4.4 Development of questions and expert surveys ............................................... 15 4.5 Existing Proposals for a Method to Calculate Engine Test Runs .................... 16
5 Defining the Engine Test Run ........................................................................ 17
5.1 Description of Engine Test Runs ..................................................................... 17 5.2 Definition in Accordance with a Future Method of Calculation ........................ 19
6 Results of the Research and of the Investigation ........................................... 19
6.1 Previous Approaches to Calculate Engine Test Runs ..................................... 19 6.2 Frequency of Engine Test Runs ...................................................................... 21 6.3 Operating Restrictions ..................................................................................... 23 6.4 Duration of the Test Engine Runs; Load-Time Profile ..................................... 23 6.5 Noise Emissions during Engine Test Runs ..................................................... 28 6.6 Directivity of Sound Propagation ..................................................................... 33 6.7 Tonality ........................................................................................................... 40 6.8 Consideration of Maximum Levels .................................................................. 48 6.9 Noise Protection Systems ............................................................................... 51 6.10 Propagation Models ...................................................................................... 57
7 Derivation of a Calculation Method ................................................................ 61
7.1 Summary Assessment of the Examination Results ......................................... 61 7.2 Integration of the new Calculation Method into the Work of Rules on Noise
Protection ....................................................................................................... 64 7.3 Proposal for an Implementation of a Calculation Methodology for Engine Test
Runs in the Short-Term .................................................................................. 67 7.4 Proposal for an Implementation of a Calculation Methodology for Engine Test
Runs in the Medium-Term .............................................................................. 68
7.4.1 General Information .................................................................................. 68
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7.4.2 Description of Sources ............................................................................. 68
7.4.3 Propagation Model ................................................................................... 70
7.4.4 Shielding and Noise Abatement Systems ................................................. 70
7.4.5 Calculated Parameters ............................................................................. 71
Literature .................................................................................................................. 72
Index of Tables ......................................................................................................... 76
Index of Figures ........................................................................................................ 77
Annex ....................................................................................................................... 78
262/TOP 21/NI 3 ............................................................................................... 79
Petition .............................................................................................................. 79
BR-Drs. 566/08 .................................................................................................. 79
7.4 Calculation of the contributions to engine test runs ......................................... 82
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0 Zusammenfassung
Triebwerksprobelufe sind als unerlsslicher Bestandteil von Wartungs- und Instand-
setzungsarbeiten an Luftfahrzeugen auf Verkehrsflughfen, Verkehrslandepltzen
und militrischen Flugpltzen mit nicht unerheblichen Lrmimmissionen in der Nach-
barschaft der Flugpltze verbunden. In einer 1. Verordnung zum novellierten Gesetz
zum Schutz gegen Fluglrm sind auer zum Fluglrm zwar auch Methoden zur Be-
rcksichtigung von am Boden auf Flugpltzen erzeugte Geruschemissionen beim
Rollen der Flugzeuge zum Start und nach der Landung sowie beim Betrieb der Hilfs-
triebwerke am Boden, nicht jedoch zur Bercksichtigung von Triebwerksprobelufen
enthalten.
Wesentliches Ziel der hier beschriebenen Untersuchungen war deshalb die Erarbei-
tung eines Vorschlages fr eine einheitliche Methodik zur Ermittlung der Gerusch-
immissionen von Triebwerksprobelufen. Hierzu wurde auf der Grundlage der prakti-
schen Gegebenheiten und Randbedingungen bei der Durchfhrung von Triebwerks-
probelufen auf Flugpltzen (Art und Umfang real durchgefhrter Probelufe, einge-
setzte Manahmen zur Geruschminderung u. a.) eine problemorientierte Definition
von Triebwerksprobelufen erarbeitet.
Anhand einer Analyse der vorliegenden Datenbasis (akustische Daten, Hufigkeiten
und Dauer einzelner Laststufen bei unterschiedlichen Luftfahrzeugtypen u. a.) wur-
den die im Zusammenhang mit der rechnerischen Ermittlung von Geruschimmissio-
nen von Triebwerksprobelufen bestehenden Probleme ausfhrlich untersucht. Be-
stimmte Detailprobleme (z. B. Lrmschutzhallen, Ausbreitungsmodelle) wurden mit
Experten der jeweiligen Fachrichtungen diskutiert.
Aus den einzelnen Untersuchungsergebnissen wurden Schlussfolgerungen fr die
Ableitung einer einheitlichen Berechnungsmethodik fr Triebwerksprobelufe gezo-
gen. Im Zusammenhang mit einer Diskussion der mglichen Einordnung der neuen
Berechnungsmethodik in das allgemeine Regelwerk zum Lrmschutz wurden im Er-
gebnis eine kurz- und eine mittelfristige Lsung zur Umsetzung der Berechnungsme-
thodik fr Triebwerksprobelufe aufgezeigt. Whrend sich hierbei die kurzfristige L-
sung auf die Methodik ausschlielich der Triebwerksprobelufe bezieht, wird bei der
mittelfristigen Lsung empfohlen, auch die sonstigen Bodengeruschquellen inner-
halb der Grenzen eines Flugplatzes einzubeziehen.
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Summary
As an indispensable part of maintenance and servicing work on aircrafts at airports
and civilian or military airfields engine test runs cause considerable noise exposure to
the neighbourhood. The 1st decree to the newly issued German Act on Protection
Against Aircraft Noise include beside regulations for flight noise also regulations for
ground noise emissions due to aircraft taxiing and the use of APUs but it does not
include ground noise emissions of engine test runs.
The essential goal of the investigatio
