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航空器运行噪声会严重影响机场附近的社区,这是航空运输业的主要烦恼之一。

这种烦恼不仅是因为噪声的级别、噪声质量以及噪声频率的影响,还取决于社会和心理因素。在欧洲这样的地区,航空业长期以来一直是经济发展的重要因素,噪声影响是机场交通增长的重要障碍。建设新的跑道会产生更多的噪声,这是某些地区公众争论的主题,而且现有的航班运行也受到噪声限制和当地相关规定制约。

1 航空器噪声标准严格化

目前,国际上有三个组织在负责商业航空器噪声建模的标准化指导,分别是国际民用航空组织的航空环境保护委员会、美国汽车工程师学会的A-21委员会和欧洲民用航空会议的机场噪声建模组。国际民用航空组织航空环境保护委员会负责制订全球民用航空环境保护的相关要求,用以规范各国的民用航空环境保护。航空环境保护委员会制定的全球民用航空环境保护限制(污染物排放和噪声等),以及所采取的相关措施,航空环境保护委员会作为替代航空器噪声委员会和航空发动机排放委员会职能的机构,成立于1983 年,由全世界环境领域的著名技术专家组成的。主要任务是按照ICAO理事会授权,开展与航空噪声和排放控制相关的各类专门研究,并协助理事会制定航空噪声和排放的政策与标准。研究范围除了技术措施外,还有经济合理性和环境效益分析,以及土地使用规划、降噪运行程序等手段。

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DOC 9501 手册旨在促进附件16 —《环境保护》第I 卷 —《航空器噪声》中所载技术程序的统一实施,并向审定当局和申请人提供最新版附件16 中的各项标准的既定含义和严格度以及证明是否符合这些标准的可接受的具体程序方面的指导。

本手册酌情提供了与附件16 附录2、3、4 和6 中的各项要求相关的指导材料。这些附录描述了与附件中关于喷气式飞机、螺旋桨驱动的重型和轻型飞机、直升机以及倾斜旋翼航空器的相应各章相符合的噪声评定方法。

2 航空器噪声认证标准的演变

ICAO附件16《环境保护》:第I卷-《航空器噪声》规定了噪声认证标准,以确保飞机制造商实施最新的降噪技术。这些日益严格的标准可以保证降低噪声对环境的污染,同时确保技术上可行且经济上合理。

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ICAO附件16噪声标准的演变和空中客车飞机的相关改进:

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EPNdB(有效感知噪声水平):是认证中使用的噪声度量。

为了实现航空运输量可持续增长这一目标,空中客车公司引领行业发展,每一代新飞机都实现了极其有效的降噪目标。因为这样可以减轻飞机噪声对环境的影响,并最大限度地提高机场社区的接受度,从而提高经济效率。

A320系列飞机支持大型机场的大部分商业运营,这些机场从事严格的噪声管理。遍布各大洲的1500多个机场拥都有A320系列飞机在运营,平均每两秒钟就有一架A320起飞或降落。这个非常成功的飞机系列由近200家客户购买,比竞争对手高出47%。

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ICAO认识到为了实现机场噪声缓解主要考虑以下三个方面:

1)优化技术改进从源头减少噪声

2)优化起飞和进近程序

3)优化土地利用

这三个方面有望最大限度地减少噪声对运输效率产生不利的影响。

3 A320系列飞机持续优化降噪技术

20世纪80年代初设计A320时,空客在空气动力学、结构、系统和高旁通比发动机领域融入了最新技术。

与当时同类飞机相比,它实现了对破坏性噪声的改善。对于给定的感知噪声水平,其噪声影响比大多数在役机群少约五倍。

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A320在1988年实现了符合国际民航组织附件16第3章的认证。

空中客车公司和发动机制造商共同为A380和A350 等现代飞机项目,开展研究和技术工作。其中一些新技术和设计随后在A320系列生产线中得以实施。主要优化以下几个方面:

•新发动机技术:

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- CFM56-5B发动机采用新风扇叶片设计,更大的风扇外壳和改进的热力循环。

- V2500A5发动机采用新风扇叶片设计,改进了热力循环,并在主喷嘴中进行了额外的声学处理。

•改进CFM56发动机风扇和旁通管道中的声学处理

•V形式主喷嘴排气设计

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总体而言,与ICAO 附件16噪声标准相比,这些修改将所有A320系列型号的噪声水平降低了三个以上的EPNdB(有效感知噪声水平)。

•“Sharklet”翼尖装置

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“sharklet”翼尖改装,主要用于提高高速空气动力效率和燃油消耗,还提供增强的低速爬升率能力,从而导致起飞/复飞噪声减少最多一个EPNdB。这种修改取得了相当大的商业成功。

•气流导流板

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这些设备于2014年6月投入生产。现在它们也可作为改造版本安装在A320系列飞机上。当发动机在下降阶段处于慢车状态时,对噪声的改善尤其明显。这些导流片可将噪声降低9至11dBA。气流导流板对重量影响很小(<150克),对气动效率没有影响。

导流板效率 - 远场噪声测试数据:

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A320系列气流导流板 - 测试数据:

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A320neo

除了sharklet和气流导流板外,A320neo的新发动PW1100和LEAP1A,具有非常高的旁通比,最大风扇直径达81英寸,采用最新的推进系统声学设计和技术。

发动机舱采用了A380和A350 XWB成功验证的声学技术,例如“零接头”进气声学衬垫,在进近,起飞和爬升过程中显着抑制了整个发动机工作条件下的风扇噪声。

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与当前的交付标准相比,预计认证的噪声水平:

✔在起飞时平均减少4 EPNdB

✔在接近时减少2 EPNdB

A320neo已经取得了巨大的商业成功,拥有来自50个客户的2,645个订单,占据了57%的市场份额。来自世界各地的航空公司和租赁公司选择这款飞机降低了噪声水平,并降低了15%的燃油消耗。

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随着时代和科技的发展,民用航空器噪声严格度会越来越高,实施特定的噪声严格度等级要综合平衡技术层面和成本层面的问题。例如,为了达到特定的噪声严格度,首先在现有飞机基础上进行技术升级或者优化起飞进近程序,这样可以带来2~3dB 的裕度,当要进一步提升噪声严格度,就不得不对在产的飞机部分采用减噪措施,采取减噪措施虽然可以达到特定的噪声严格度要求,但有可能造成运营商成本增加。因此,噪声严格度的选择要权衡技术和成本等多种因素。

A320系列飞机最初旨在降低破坏性噪声,在整个生产过程中不断提高性能并变得更安静。新的降噪设计和技术,如sharklets和气流导流片也可用作升级,使飞机能够保持领先于越来越严格的噪声认证要求。对于A320neo来说, 降噪更明显。可以优化机场环境噪声的影响,以可持续的方式优化航班流量。

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