机场航空噪声分布特点
随着社会进步和民航事业的不断发展，空中交通已经成为人们出行不可或缺的运输方式，机场作为空中交通的驿站和城市窗口，在城市现代化的进程中担当着重要的角色。航空运输在给城市带来便捷和繁荣的同时，也带来了航空噪声污染等环境问题［1］。开展机场航空噪声分布特点研究，了解掌握机场航空噪声环境状况，是有效做好机场航空噪声防护与控制的基础性工作。1、研究内容和技术原理
1.1研究内容
飞机是机场噪声的主要噪声源，机场航空噪声作为分布在机场周边的感知信号，需要采取分布式采集方法进行监测研究。本研究就是利用现有成熟的机场噪声采集、传输和记录装置及分析软件，在机场布点开展机场噪声量实时监测试验，实现对机场日噪声暴露量的实时采集、记录和分析，研究机场噪声量实时监测分析技术方法，形成机场航空噪声分布特点研究报告。主要包括几项内容：
（1）监测机场每个测点24小时的噪声频谱（1/3倍频程或倍频程）；
（2）监测每个测点24小时机场噪声声压级；
（3）统计每个测点24小时声压级大小及累计时间；
（4）统计有效时间内机场噪声78分贝以下、78～115分贝之间、115分贝以上各累计多长时间；
1.2技术原理
1.2.1相关定义
①噪声：通常人们将声音分为两类，即乐声和噪声。在物理学中，将节奏有致、和谐悦耳的声音称为乐声；而将杂乱无章、刺耳难耐的声音称为噪声。噪声有两种含义，从物理意义上来说，它是一种不规则的，间歇性的声波；从主观感觉上来讲，它是不需要的干扰声音。辨识噪声主要有三个特征：响度（它有多响）、音频（噪声的频率）和音长（噪声的持续时间）。测量噪声特性的仪表并不能测出声音的响度，只能显示出噪声的声压，显示出的则为声压级，单位是分贝（dB），声压大小表示的是声波的强弱。音频又可以形象地用音调作为表述的另一术语。口哨产生高频噪声，而大鼓则产生低频噪声。人耳通常对高频和中频噪声较为敏感，而对低频噪声则不太敏感。音长是指声音的持续时间，噪声时间持续得越长，越让人感觉到嘈杂［2］。
②机场航空噪声：主要是指飞机在机场及其附近起飞、降落、滑行和发动机试车时产生的噪声，属于交通噪声的范畴，主要噪声源为飞机。尽管在飞机的运动过程中，机身也会产生一定的空气动力噪声，但航空噪声主要还是来源于飞机的发动机，特别是各种喷气式发动机［3］。
1.2.2相关计量指标
①声级：相应于在可听频域内按照特定频率计权而合成的声压级值，用声级计测得，或者按照特定计权修正值对频带声压级修正后叠加而得。
②计权声级：在噪声的测量中，为了使声音的客观物理量与人耳听觉的主观感受近似取得一致，就必须在测量仪器中，对不同频率的客观声压级人为的给予适当的增减。这种修正方法称为频率计权，实现这种频率计权的电网络称为计权网络，经过计权网络测得的声级成为计权声级。
③感觉噪声级：在“吵闹”的主观感觉上与被比较的声音相同的中心频率为1000Hz的频带噪声声压级感觉噪声级是基于“烦恼”而不是基于“响度”的主观分析。同样响度的声音使人感到烦恼的程度并不完全一致，通常人们对于频带宽度较窄的、断断续续的、频率高的和突发的噪声，会感到特别的烦躁不安。
1.2.3相关理论
①声波传播的一般规律
在空气中,声速的变化范围大致在320m/S～350m/S之间,20℃时,声源发出的声波大约以344m/s的速度在空气中传播。按照声源的几何形状可以将声源分为点声源、线声源、面声源。点声源的传播特性是点声源在自由声场中以球面波传播；线声源的传播特性是在自由声场中,线声源以柱面波形式向外传播［1］。
②声波传播的几个基本现象
a.声波的干涉:空间中两个以上声波叠加时,在叠加区不同位置出现声波加强或减弱的现象称为声波干涉。
b.反射和折射:在声波传播过程中介质的特性阻抗发生改变,声波传播方向改变,即发生反射、折射。
c.声波的衍射和散射:声波绕过障碍物而使传播方向改变的现象称为声波的衍射［4］。
d.声波随传播距离的衰减:噪声在空气中传播时,由于波阵面随传播距离而扩张,使声压(有效声压)相应衰减。
2 、研究方法和监测试验
利用市场成熟的机场噪声监测设备，在机场进行选址布点，开展现场实地实时监测试验，对试验获取的机场噪声数据进行统计分析，研究总结机场航空噪声分布特点。
2.1考察选用机场噪声监测设备
使用具有完善功能的全天候户外噪声自动监测系统，可在无人看管的情况下自动监测机场噪声数据，并通过GPRS传输数据，运用软件等进行统计分析。该设备是国内外领先的机场噪声监测终端，功能完善、系统集成度高、坚固耐用，防风防雨耐潮湿，具有全天候复杂环境适应能力，不间断电源，声级计无需换挡，可储存噪声数据，可以满足测试试验研究需要。
2.2机场内选址布点
选择点位原则上能基本覆盖机场的各个区域，能代表机场不同测点的噪声特点，包括飞机起降区、塔台工作区、候机大厅区、空地勤人员工作区、周边居民区等。经过实地调研考察，确定以飞机跑道为起点，距离飞行跑道由近及远，选取飞机跑道起飞线、试车区、机场塔台、候机大厅、办公区、居民楼等地点作为监测点。
2.3安装设备实时监测
将机场航空噪声监测系统安装在布点位置，24小时实时监测各个监测点机场噪声情况。由于点多设备少，为了保证每个测点都能够进行全天候监测，需多天实施监测。
2.4分析试验数据
将监测数据用软件进行分析，获得各监测点机场噪声频谱特性和声压级大小及累计时间。
2.5撰写总结报告
对统计结果进行分析，研究总结机场航空噪声分布特点。
3、 机场航空噪声分布特点
机场航空噪声是随机的无序的非稳态噪声，与一般环境噪声不同，它包含着逐次突发的高声级事件，期间又被非常安静的状态所隔开。其影响因素主要与飞机发动机的推力和飞机构造系统、整体性能有关，与飞机噪声传播的环境、气象条件有关。其中任何一个因素发生变化,航空噪声大小就发生变化［5］。综合来说，机场航空噪声有以下几方面的分布特点：
3.1声压级高
这与飞机发动机的大推力和飞机构造系统、整体系统有关。以波因747为例，飞机起飞最大加力时噪声的声功率级可高达 150dB。
3.2呈现非稳态运动形态
飞机在不同运行状态下，如起飞、爬升、进场、着陆、地面滑行等阶段产生的噪声，以及噪声随时间的变化特性均具有明显的差异。因为背景噪声小，夜间起飞总体声压级比白天要低。
3.3影响范围大
与普通环境噪声明显不同，机场噪声主要是飞机从空中往地面上辐射的声音，一般地面的地形、遮挡物等都不能对其造成明显的衰减，因此机场噪声的辐射影响范围都比较大。机场航空噪声的空间特性是机场噪声影响的感知节点形成一个以飞机下方的感知节点为中心，向四周扩散的一个区域。区域中心节点的噪声值最大，周边节点的噪声值逐渐变小。而非机场噪声影响的节点只有少数，且分布离散。从机场各测点监测的噪声情况看，在没有飞机起降飞行时，各监测点的噪声基本都是60dB 左右，有飞机飞行时，各测点都监测到了飞机噪声变化情况，说明噪声影响覆盖机场各个区域。
3.4持续时间长
机场航空噪声的时间特性是机场噪声持续时间长，受影响区域中心的噪声一般持续在几十秒左右，人们听到飞机噪声是由远及近，再远去，有明显的变化特性。同时由于飞机的速度很快，机场噪声的影响区域也会随着飞机的移动而快速移动，而普通噪声很难到达这样的移动速度。
3.5噪声暴露具有间断性
对于某一架飞机来说，其噪声影响只是在起、落点（机场）附近造成短时的较大噪声影响。通常，没有飞机经过时，环境可能非常安静。人们听到机场飞机噪声是由远及近，再远去。飞机从远处飞来时，首先听到的是隆隆的低频声，随着飞机的接近，声音不断增大，中高频声音也多起来，飞到距离最近处噪声达到最大。在头顶时，中、高、低频的噪声成分都很多。飞机远去时，先降低的为中高频噪声，低频噪声再逐渐降低到正常水平。这就是说，机场周边地区每隔一段时间的安静中会出现一次飞机噪声。这种安静环境中出现的短时持续噪声会让人感到非常不舒适，产生相对于持续道路交通噪声更高的烦恼度。而在航路飞行时，由于飞机所处位置较高，一般不会对地面造成噪声影响。
3.6噪声影响具有累加性
尽管一架飞机的噪声影响转瞬即逝或持续时间并不长，但机场多架次飞机同时或不间断或小间隔的运行，均会造成噪声影响的累积或叠加。
3.7区域分布不均衡
在机场环境内部各区域，由于噪声在空气中传播时,波阵面随传播距离而扩张,使有效声压相应衰减，声波随传播距离而衰减。通过实地实时监测可以发现，距离噪声源的位置不同，机场内部各区域噪声暴露情况各不相同。飞行作业区和居民生活区及机场周围的噪声分布情况是不一样的。有飞行任务时，起飞线、塔台等区域的噪声声压级比较大，都在100分贝以上。飞机起飞时起飞线附近噪声有140分贝，飞机滑出时机棚噪声达到115分贝。从频谱特性上看，这些区域的噪声频率基本都在500--2500Hz，属于高频噪声。与此相对应的时间段内，居民区和机场周边离跑道较远，噪声暴露量相对较小，有飞行任务时的噪声声压级都低于78分贝，频率都在500 Hz以下，属于中低频，反映出距离噪声源的由近及远噪声存在衰减现象。噪声空间上差异除距离远近因素外，还体现在机场噪声室外大于室内，室内中高频声音衰减较多。主要是因为在声音传播过程中，建筑物以及门窗等的阻挡。
3.8噪声暴露大区域需要防护
机场航空噪声对人的伤害众所周知，大功率的飞机发动机和其他设备所产生的噪音对人听力、循环系统、消化系统和神经系统产生严重影响，导致听力严重下降甚至在某些频段丧失听力。强噪声的长期作用可引起地勤人员中枢神经系统的不良反应，使大脑功能失调，条件反射异常，脑血管功能紊乱，心血管系统会出现脉搏加快。有时还出现消化液分泌量减少，胃肠蠕动减慢等消化系统功能失调症状，引起食欲不振睡眠不良等问题。低频噪声可导致中枢神经系统功能障碍，引起众多植物神经性反应。机场噪声会影响工作人员通话通讯，造成地勤人员工作效率下降，甚至对其日常的工作和生活也产生了很多不利情况。为保障空地勤人员噪声防护需求，相关规定要求机场空地勤人员的噪声日暴露指数（TDE）不应超过1，日暴露容许时间也有相应限制。机场噪声78分贝以下没有时间限制，78-115分贝容许暴露时间从1358分钟逐次递减为2.2分钟，即随着噪声级的增加容许暴露的时间递减，噪声级115分贝以上需要佩戴耳防护器，达到一定的声衰减，保障空地勤人员听力及身心健康。如果佩戴护耳器仍达不到声衰减值要求，则要在工作时间上加以限制。
参考文献：
［1］李冉.机场噪声预测及其影响因素研究（D）.硕士学位论文.中国民航大学.2008.4.
［2］马春燕.城市道路交通噪声分布特性及影响研究（D）.硕士学位论文.长安大学.2010.4.
［3］杨尚文.机场航空影响评价及控制研究（D）.硕士学位论文.中国民航大学.2008.3.
［4］韩宝坤.机场飞机噪声对区域声环境影响的研究（J）.三峡环境与生态.2011.9
［5］程道来,仪垂杰,梁祖峰.飞机噪声及防止对策的研究（J）.噪声与振动控制.2005.8.
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