Нормирование шума аэропорта

Наиболее существенное влияние шума при наземной эксплуатации ВС ощущают работники наземных служб аэропорта и сопутствующих организаций, осуществляющих трудовую деятельность на перроне и в помещениях имеющих окна с выходом на аэродром.

Контроль авиационного шума на территориях вблизи аэропорта осуществляется при помощи аэродромной системы контроля шума, представляющей собой комплекс автоматических или автоматизированных средств измерения, передачи, регистрации и обработки информации о характеристиках воздействующего шума и включающей пункты контроля шума (ПК), систему передачи информации и центральную станцию (ЦС) обработки информации.

Основными факторами, создающими авиационный шум, при летной и наземной эксплуатации воздушных судов, являются следующие:

− взлет и посадка ВС, в том числе с использованием реверса тяги авиадвигателей, руление по РД, опробование двигателей на свободной ВПП – создают сверхнормативные уровни звука на территории аэропорта и в непосредственной близости от его границ;

− набор высоты и выход ВС из района аэродрома после взлета – создают значимые сверхнормативные уровни звука вдоль маршрутов полета на удалении до 20-30 км от ВПП;

− заход и снижение на посадку при прилете ВС в аэропорт – создают значимые сверхнормативные уровни звука вдоль маршрутов полета на удалении до 10-15 км от ВПП;

− полеты вертолетов и самолетов малой авиации – создают сверхнормативные уровни звука вдоль маршрутов полета на удалении до 1 - 5 км от ВПП.

Шум, издаваемый двигателем, представляет собой беспорядочные колебания воздуха, состоящие из ряда простых звуковых колебаний различной интенсивности и частоты.

Основной источник авиационного шума – это воздушные и газовые возмущения от двигателей и винтов и турбулентность пограничного с летательным аппаратом слоя воздуха. Реактивные двигатели как источник возникновения шума в окружающей среде имеют наихудшую репутацию. Проносящийся над головой реактивный самолет создает самый сильный шум из тех, какие доводится слышать современному человеку в обычных условиях.

Реактивный двигатель, создавая реактивную силу при выталкивании массы газов, сообщает движение самолету. У турбореактивного двигателя из камер сгорания через выхлопное сопло вырываются раскаленные газы, также создавая реактивную тягу. Но в турбореактивном двигателе для сжатия воздуха имеется еще специальный компрессор, который вращает многолопастную турбину. Поэтому шум турбореактивного двигателя имеет несколько источников. Наибольший шум создает турбулентное перемешивание скоростной струи газа с окружающим атмосферным воздухом. Источники звука расположены не в сопле, а несколько дальше по течению газа, в так называемой «зоне смешения», где скоростная турбулентная струя смешивается с атмосферным воздухом. Выходящая из сопла струя излучает шум в разных направлениях с различной интенсивностью. Наибольший уровень шума наблюдается позади двигателя приблизительно под углом в 40° к его оси.

Второе место в создании шума турбореактивным двигателем занимает компрессор. Многоступенчатое устройство – направляющие лопатки, вращающиеся лопатки роторов и направляющие лопатки статоров – создает шум высокой частоты, похожий на звук сирены. Газовая турбина создает похожий шум, но он излучается назад и перекрывается шумом струи. Третий фактор в создании шумов связан с процессами горения.

Шумы сгорания, шум турбины и компрессора, проникая в корпус двигателя, вызывают его колебания, которые, в свою очередь, излучают шум, но по сравнению с шумом струи уровень этого шума значительно меньше.

В настоящее время конструкции реактивных двигателей совершенствуются. В новых турбовентиляторных двигателях оказалось возможным снизить шум за счет уменьшения скорости истечения газовой струи и усовершенствования процессов смешения.

Самолетные двигатели – не единственные источники шума. Если самолет летит со сверхзвуковой скоростью, то возникает звук, интенсивность которого не зависит от шумов, создаваемых силовой установкой этого самолета. Движущееся в воздухе тело (самолет) меняет давление воздуха в непосредственной близости, причем при очень большой скорости движения создаются сложные изменения давления, которые распространяются во все стороны в виде звуковых волн. При движении самолета со сверхзвуковой скоростью происходит очень резкое повышение давления воздуха на переднем его конце (впереди всех конструктивных деталей корпуса самолета), которое постепенно уменьшается и становится отрицательным по направлению к заднему концу самолета, где отрицательное давление вновь быстро возрастает до достижения давления невозмущенной атмосферы. Формы изменения давления идентичны с буквой N., и вызванная таким образом акустическая ударная волна называется N волной. Звуковой «хлопок» в самолете не прослушивается, а на земле воспринимается как два быстро следующих друг за другом удара. Звуковой хлопок возникает по следу самолета на протяжении всего времени, пока он летит со сверхзвуковой скоростью, а не только в момент преодоления звукового барьера.

Уровень воспринимаемого человеком шума – понятие субъективное, связано это с тем, что ухо человека обладает разной чувствительностью к звукам разной частоты. Для оценки уровня воспринимаемого шума используются единицы PN, дБ. Общий уровень шума в эти единицы пересчитывают по специальным таблицам для отдельных участков частотного спектра шума. В основу этих таблиц положены кривые равной шумности, полученные в результате многочисленных испытаний, в процессе которых сравнивалось раздражающее действие шумов при различных частотах с воздействием шума сравнения.

Спектры шума авиационных двигателей (особенно ТРДД) содержат сильные компоненты на высоких частотах, в связи с чем уровень воспринимаемого шума у них существенно выше уровня, непосредственно измеряемого физическими приборами. Эта разница может достигать величины 15 PN дБ в зависимости от типа двигателя и режима его работы. Дополнительное раздражающее действие оказывает наличие дискретных тонов в спектре и большая продолжительность шума. Для оценки этих факторов существует единица оценки шума – эффективный уровень воспринимаемого шумав ЕРNдБ.

Несмотря на то, что в настоящее время двигатели являются источником шума от самолетов на местности, нормируется не шум двигателей, а шум самолетов.

Шумность пассажирских самолетов и вертолетов ограничивается стандартами ИКАО, а допустимый шум в салоне – национальными стандартами, которые постоянно ужесточаются. Международные стандарты по экологии гражданских самолетов существуют в виде тома I "Авиационный шум" и тома II "Эмиссия авиационных двигателей" Приложения 16 к Конвенции о международной гражданской авиации. В рамках СНГ уровни шума самолетов нормируются Авиационными правилами АП-36, а уровни эмиссии авиадвигателей (до разработки Авиационных правил АП-34 в соответствии с Директивным письмом Авиарегистра МАК от 15.03.95 №5-93) нормируются в соответствии с томом II Приложения 16.

Нормы на авиационный шум дозвуковых реактивных самолетов, заявка на сертификацию которых принята до 6 октября 1977 г. (с некоторыми исключениями), указаны в строке 2 Таблицы 8.5 и более жесткие нормы – строке 3 Таблицы 8.5. Более 80% отечественных пассажирских самолетов соответствуют требованиям Главы 2 стандарта ИКАО. Из 23 реактивных самолетов и их модификаций, прошедших сертификацию по шуму на 1 июля 1997 г., только 9 соответствуют требованиям Главы 3 (таблица 12).

Таблица 12.