CC BY
5
ОБЗОРЫ
УДК 614.78:[613.164:656.7
О ЗАЩИТЕ НАСЕЛЕНИЯ ВБЛИЗИ АЭРОДРОМОВ ОТ АВИАЦИОННОГО ШУМА
Канд. мед. наук И. Я. Борщевский (Москва)
Расширение границ городов и промышленных центров привело к тому, что в ряде случаев испытательные станции авиационных моторов, аэродромы и аэропорты оказались в зоне жилых районов. Это сократило размеры санитарно-защитной зоны.
Характер и уровень звукового давления авиационных шумов обусловливают возможность распространения их на большие расстояния, создавая неблагоприятные гигиенические условия для людей, работающих и проживающих как вблизи, так и на некотором удалении от авиамоторных заводов, испытательных станций, аэродромов и аэропортов (И. Я. Борщевский и Э. В. Лапаев).
Уровень шума на аэродромах и в аэропортах зависит от многих факторов. Важное значение имеют типы самолетов, условия их передвижения, взлета и посадки. Не менее существенным является число самолетов с работающими моторами как на земле, так и в полете. Как правило, в зависимости от числа работающих моторов уровень шума возрастает. Когда много самолетов находится в полете на разной высоте и разных расстояниях, общий уровень шума определяется его частотным спектром.
И. К- Разумов и соавторы проводили измерения шума на аэродроме и в прилегающем к нему районе под траекторией взлета самолетов ТУ-104 и ИЛ-14 при температуре — 5° и скорости взлета 6 м/сек. Микрофоны перемещались вокруг каждого самолета по окружности, радиусы которой равнялись 100 и 30 м. Отсчеты показаний приборов производились в точках, удаленных одна от другой на угловые расстояния в 20°.
Как показали измерения, средние уровни звукового давления, создаваемого ТУ-104 на окружностях радиусом 100 и 30 м, соответственно равны 114 и 124 дб и превышают средние уровни шума ИЛ-14 на 14 дб. Шум самолета ТУ-104 распределяется по окружности неравномерно: при радиусе 100 м он достигает максимума 119 дб под углом 40° к оси струи выхлопных газов, а минимума 98 дб спереди самолета. На расстоянии 30 м уровень шума увеличивается на 10 дб. Вокруг ИЛ-14 звуковая энергия распространяется равномерно, составляя по общему уровню 100 и 110 дб на радиусах 100 и 30 м.
Самолет ТУ-104 на высоте 375 м при работе двигателей на номинальном режиме создает в пункте прослушивания, удаленном от места взлета на 4500 м, шум 98—99 дб такого же уровня, что и самолет ИЛ-14, пролетающий на высоте 200 м. Общий уровень шума создаваемого ТУ-104 под траекторией взлета на расстоянии 3800—4200 м от начала взлета, может быть снижен до уровня шума, производимого самолетом
ИЛ-14, если после набора высоты 250—300 м перевести самолет в горизонтальный полет, а двигатели на режим 0,62 номинального.
Richards приводит результаты измерений шума самолетов на различных расстояниях от Нью-Йоркского аэропорта. По его данным, уровни шумов в большинстве сличаев превышают 107 дб на открытом воздухе при допустимом уровне до 110 дб. Реактивные двигатели обладают более высокочастотным спектром по сравнению с поршневыми, поэтому для них уровень допустимого шума должен быть ниже. Жалоб на шум при посадке самолета не меньше, чем при взлете, хотя в последнем случае уровни его значительно выше. Это объясняется тем, что в режиме малого газа большую роль играет шум компрессора реактивного двигателя с дискретным высокочастотным спектром. Большие уровни шумов отмечены и при взлете пассажирских самолетов. Так, при взлете реактивного самолета «Комета», когда он находится на высоте 40 м, шумы в диапазоне 300—600 гц имели уровень 123 дб. Наибольший шум на местности создается летом в связи со значительно большей пологостью траектории взлета и набора высоты в это время года. При переводе двигателей (на высоте 85—100 м) на номинальный режим работы под траекторией полета сохраняется высокий уровень шума.
Для определения характеристики направленности шума обычно производят измерения уровней звуковых давлений вокруг самолета, установленного на бетонной площадке, в точках равномерно размеченных на окружностях 30, 60 и 100 м. За начало отсчета (0) принимают точку спереди по оси самолета; точка 180° находится в хвосте самолета либо у места расположения двигателей.
При работе реактивного двигателя на режимах в диапазоне от 0,6 номинального до максимального звуковое поле можно разделить на 2 условные зоны: во-первых, зону четко выраженной направленности излучения со стороны выхлопной струи, которая охватывает угол 100° в секторе от 60 до 100° относительно оси самолета, и во-вторых, зону от 0 до 60° с практически постоянной интенсивностью излучения шума со стороны всасывающих каналов двигателей. Максимальный шум излучается в зоне 140° и на радиусе 30 м по общему уровню достигает 134,5, 128 и 124 дб при работе двигателей соответственно на номинальном режиме, 0,8 и 0,6 номинального режима. Спереди самолета во 2-й зоне (0—60°) общие уровни шума минимальные и равны соответственно 115. 111,5 и 110 дб. На повышенных режимах в звуковом поле со стороны выхлопа доминирует шум низкочастотного спектра, а со стороны всасывающих каналов — высокочастотного.
Иногда сверхзвуковые самолеты создают в полете очень сильный шум, наподобие артиллерийского выстрела, который весьма неприятен своей неожиданностью. Количество таких «выстрелов» зависит от поло-* жения наблюдателя относительно траектории и режима полета. Звуковая волна (удар) при полете скоростного самолета со сверхзвуковой скоростью развивает давление в 500 бар на уровне 130 дб над порогом ощущения. Акустические явления, сопутствующие преодолению летящим самолетом звукового барьера, ухо человека воспринимает как звуковой взрыв. В этих условиях шум достигает 98 дб в слышимой части спектра и 120 дб в инфразвуковой части. Никаких спектральных измерений ввиду кратковременности звукового взрыва произвести не удается, но есть все основания предполагать, что звуковое колебание носит взрывной, импульсный характер и имеет спектр из многих составляющих с преимущественным преобладанием звуковой энергии в области низких частот.
Известное влияние на шум самолета оказывают атмосферные условия. Вследствие изменения температуры, влажности воздуха и направления ветра диапазон слышимости самолета подвергается очень сильным колебаниям. Легко наблюдать, что при ветреной погоде шум самолета
6*
83
значительно изменяется по силе звука и характеру тона. В безветренные же спокойные ночи звук самолета большей частью кажется очень равномерным. Поэтому один и тот же самолет отчетливо слышен на расстоянии 10—12 км либо не воспринимается ухом даже на близком расстоянии. Кроме рассеяния звука, на больших расстояниях наблюдается его поглощение, которое зависит от частоты звука: поглощение тем больше, чем выше частота. Следует учитывать также влажность воздуха, при которой поглощение достигает наибольшей величины. Однородные атмосферные явления (дождь, снег, град, туман) усиливают шум, а разнородные (холодные и теплые потоки воздуха) его уменьшают.
Местные метеорологические условия способны заметно изменить общий уровень шума; ослабление его происходит при повышении температуры и влажности. Потолок плотных облаков вызывает отражение шума по направлению к земле. Режим ветра меняет интенсивность звука на данной точке иногда более чем на 10 дб. Твердая или мерзлая почва лучше отражает звук и может вызвать повышение уровня его на несколько децибел.
Строения, находящиеся на аэродроме, в аэропорту или вокруг них, значительно изменяют уровень звуков, образуя либо экран от шумов, либо вызывая их отражение. В связи с этим необходимо учитывать значение не только наружных стен, но и наклона крыш, способного в некоторых случаях отражать на землю шум летящего самолета. Наконец, и растительность влияет на распространение звуков. Почва, покрытая травой, кустарник, заслоны из деревьев, особенно вечнозеленых, могут более или менее заметно изменять уровень шума.
Уровень шума, создаваемый взлетающими самолетами в районах, прилегающих к аэродрому, может быть снижен путем изменения режима полета. Для этого рекомендуется во всех случаях выполнять взлет до достижения высоты 80—85 м на максимальном режиме и скорости по прибору не менее 350 км/час.
Шум самолетов при старте на расстоянии 200 м от взлетной дорожки или при полете на высоте 150 м не должен превышать 110 дб. На высоте 80—85 м при взлете с нормальным или полным полетным весом необходимо перевести двигатели на крейсерский режим и продолжать дальнейший набор высоты со скоростью 400 км/час. При взлетном весе менее 0,8 нормального по достижении 80—85 м рекомендуется плавно перевести двигатели на режим 0,6 номинального, а самолет в пологий набор высоты со скоростью по прибору 400 км/час. После пролета над населенным пунктом или достижении высоты не менее 700 м необходимо перейти на номинальный режим работы двигателя (И. К. Разумов). Г. А. Губкина и Т. Н. Мельников для уменьшения пролетного шума современных тяжелых пассажирских воздушных кораблей предлагают увеличить крутизну траектории на начальном участке набора высоты до 300—500 м и только по достижении этой высоты переводить работу двигателей на крейсерский или номинальный режим. Такие приемы пилотирования широко применяются за рубежом.
В тех случаях, когда населенные пункты, расположенные под траекторией взлета, находятся на удалении более чем 5000 м от начала разбега, можно совершать взлет в соответствии с указанными выше режимами, а в 400—600 м от населенного пункта — перевести двигатели на крейсерский режим. Meister построил типичные для стартующих поршневых и турбовинтовых самолетов поля изофон, т. е. линий равной громкости вокруг взлетной дорожки. По его данным, внутри зоны, ограниченной изофоной 90 дб, не должно быть жилых зданий. В зоне между изофонами 90 и 80 дб допускается сооружение только служебных помещений.
Нередко шум и вибрация являются ведущими факторами в решении вопроса о размещении объектов, например мотороиспытательных стан-
ций авиазаводов, научных учреждений с испытательными камерами и стендами для моторов, с крупными аэродинамическими установками. Эти объекты должны размещаться вне территории города с созданием зон разрыва.
В ряде международных аэропортов установлены ограничения по эксплуатации тяжелых поршневых и турбореактивных самолетов, направленные на снижение уровня шума в зоне аэродрома. В частности, запрещаются полеты и опробование двигателей ночью, устанавливается минимальная высота пролета воздушных кораблей над населенными пунктами не менее чем 300 м, обеспечивается снижение самолета по траектории шэд углом не менее 30° и взлет с определенных полос и в определенном направлении. Большое значение придается снижению шума с помощью стационарных или передвижных глушителей и специальных инженерных шумозащитных сооружений. Для ограждения от шума населения целесообразно избегать строительства больниц и жилых помещений вблизи аэродромов и аэропортов. Если же такое строительство крайне необходимо, следует использовать для него материалы с повышенной звукоизоляцией и звукопоглощением. В специальных зонах рекомендуются определенные типы строений и планировка соседних территорий. Наиболее шумные установки и мастерские по уходу за авиационными двигателями и их ремонту необходимо располагать на некотором удалении от жилых домов, окружив эту территорию заслоном из лиственных деревьев, что значительно снизит уровень шума, доходящего до жилищ.
Следует позаботиться и о людях, живущих на окраине аэропорта или аэродрома. Для того чтобы ослабить воздействие шума на них, рекомендуется размещать самолеты перед ангарами, которые служат экраном, или перед наклонной плоскостью (стеной) под углом около 45° с направленными на нее выхлопными соплами (струями).
Для отдыха обслуживающего персонала аэродромов и аэропортов необходимо создавать специальные помещения, в которых уровень шума при наличии интенсивных наружных звуков не должен превышать 50—60 дб. Аэродромные строения желательно ограничивать двумя этажами, без чердаков, с наклоном крыш, не отражающим звуки.
На некоторых аэродромах и в аэропортах для каждого типа самолета обозначают определенные зоны, где уровни шумов особенно высоки. В этих местах продолжительность пребывания обслуживающего персонала должна быть ограничена.
Шум и вибрация современных авиационных транспортных средств служат неблагоприятным фактором для персонала аэродромов, аэропортов и мотороиспытательных станций и населения, проживающего вблизи них. Наравне с производственным шумом и вибрацией они подлежат нормированию. Необходимо пересмотреть существующие и разработать новые санитарные требования к размещению в городах и вблизи них предприятий с высоким уровнем шумов.
ЛИТЕРАТУРА
Б о р щ е в с к и й И. Я. Вестн. оторинолар., 1938, № 5, с. 519. — Борще в с кий И. Я., Л а п а е в Э. В. Воен.-мед. ж., 1965, № 2, с. 64. — Б о р щ е в с к и й И. Я. Там же, № 6, с. 58. — Разумов И. К., К в и т к а В. Н., Г у б к и н а Г. А. Гражданок, авиация, 1958, № 5, с. 19.— Разумов И. К. Гиг. и сан., 1961, № 1, с. 100.— Meister F., Luftfahrtechnik, 1956, Bd 2, S. 201. — R i с h a r d s E., Engineering, 1960, v. 190, № 4925, p. 362.
Поступила 19/VII 1965 r.
