Источники авиационного шума

Авиационные шумы относятся к категории аэродинамических – одной из самых значительных по уровню звука. Они являются результатом обтекания потоком газа различных тел. Причина аэродинамических шумов: вихревые процессы, возникающие в потоке при обтекании тел и выпуске свободной струи газа; пульсации рабочей среды, вызываемые вращением лопастных колес вентиляторов, турбин; колебания, связанные с неоднородностью и пульсациями потока.

Источниками шума, создаваемого современными дозвуковыми самолетами, являются авиадвигатели, вспомогательные силовые установки (ВСУ) и обтекаемый потоком воздуха планер (в первую очередь элементы механизации крыла). На земле при работе двигателей ВС в режиме «малого газа» основным источником шума является ВСУ. При взлете, наборе высоты и полете на крейсерских высотах превалируют шумы маршевых двигателей и самолет на высотах крейсерского полета создает самый высокий уровень шума по сравнению с остальными этапами. При заходе ВС на посадку значительный, а часто основной вклад принадлежит шуму, связанному с обтеканием планера воздухом.

Уровни шума достигают на перронах аэропортов – 100 дБА, в помещениях диспетчерских служб от внешних источников – 9 -95 дБА, внутри зданий аэровокзалов – 75 дБА.

Основным источником шума являются авиадвигатели самолетов и вертолетов. Шумовое воздействие их распространяется не только на территорию аэропорта и близлежащие районы, но также ощутимо по всей трассе полета и воспринимается многими людьми.

Шум от турбореактивного двигателя (ТРД) и турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД) создается реактивной струей, вентилятором, компрессором, турбиной, камерой сгорания.

Шум от самолета с турбовинтовым двигателем (ТВД) и вертолета в основном исходит от вращающегося винта. Различают шум вращения, который возникает из-за действия на лопасти винта аэродинамических сил сопротивления вращению и тяге, и шум вихревой, являющийся следствием срыва вихрей с вращающихся лопастей. При работе соосных винтов вертолета, вращающихся в противоположных направлениях, образуется шум взаимодействия. Он может возникать и при работе одиночного винта, если винт расположен на небольшом расстоянии от фюзеляжа или крыла. Тогда, в момент прохождения лопасти рядом с ними, возникают пульсации давления воздушных струй, приводящие к шуму.

Вращение винта создает вибрацию при работе авиадвигателей, которая снижает надежность конструкции, приводит к большей утомляемости экипажа и пассажиров.

Вспомогательные силовые установки (ВСУ) служат для запуска основных двигателей, работы системы кондиционирования воздуха, заряда аккумуляторных батарей и других нужд. Они выполняются на базе поршневых двигателей и входят в комплект оборудования современных самолетов. Шум от ВСУ имеет высокочастотный спектр и интенсивность в пределах 135 дБА, на удалении 25 м – 90 дБА. Их шум ощущается только на территории аэропортов поблизости от самолета.

Разновидностью шумового воздействия является звуковой удар. Он возникает при полете самолетов со сверхзвуковой скоростью. Механизм действия звукового удара основан на образовании ударной волны и импульсного звука.Ударная волна – распространяющаяся в воздухе со сверхзвуковой скоростью тонкая переходная область, в которой происходит скачкообразное увеличение плотности, давления и температуры вещества. Вокруг самолетов при полете их со сверхзвуковой скоростью создается конус скачков (перепадов) от избыточного давления до резко пониженного (отрицательного). Он движется в направлении несжатого воздуха, при этом поле давления видоизменяется. При контакте с поверхностью Земли возникает импульсный звук в результате внезапного и быстро исчезающего повышения давления.

Звуковой удар оказывает неблагоприятное воздействие на биогеоценозы. Среди животных наиболее подвержены его действию высокочувствительные виды млекопитающих и птиц. Механическое воздействие звукового удара проявляется в сходах снежных лавин, камнепадах и т.д. Поэтому существуют ограничения полетов сверхзвуковых самолетов над горными районами. Ударная волна приводит к разрушению легких построек и вибрации конструкций.

Человек ощущает действие звукового удара кратковременно (0,2 – 0,3с), но эффект внезапности приводит к его усилению. У человека и животных звуковой удар вызывает испуг и другие виды психофизиологической реакции.

Кроме звукового удара, установлено влияние сверхзвуковых самолетов на величину озонового слоя атмосферы. В следе сверхзвукового самолета происходит большое количество (свыше 300) физико-химических реакций, и образуются конденсационные шлейфы. Компоненты реактивных струй - гидроксил, атомарный кислород, оксиды серы и другие разрушают атмосферный озон. Кроме того, соединения серы влияют на образование облаков, изменяющих тепловой баланс Земли.

Сверхзвуковые самолеты во время полета оказывают также механическое воздействие на атмосферу за счет потока импульса от крыла вниз и от двигателей назад. В результате возникает сильное перемешивание слоев атмосферы, и выбросы от самолета транспортируются по спирали в тропосферу, достигая земли.