各國對(duì)飛機(jī)噪聲的要求和限制

1、適航噪聲限制的開展預(yù)測1 .引言適航噪聲水平不僅是影響大型客機(jī)能否取得適航證的關(guān)鍵因素之一,同時(shí)也是決定其市場競爭力的主要性能參數(shù)之一.因此就需要對(duì)大型客機(jī)適航噪聲限制開展趨勢進(jìn)行預(yù)測和把握.由于商用飛機(jī)在運(yùn)營過程中,其適航噪聲問題不僅涉及到適航條例本身,而且涉及到飛機(jī)制造商、航空公司、機(jī)場以及機(jī)場周圍的居民.適航條例規(guī)定了飛機(jī)的最大噪聲限制；飛機(jī)制造商采用相關(guān)技術(shù),在保證生產(chǎn)的飛機(jī)滿足適航噪聲要求的同時(shí),盡可能使飛機(jī)的適航噪聲最??；航空公司那么希望所購置飛機(jī)的噪聲水平不會(huì)增加其運(yùn)營本錢；機(jī)場那么不希望因飛機(jī)噪聲問題而被投訴或引發(fā)民事訴訟,因此對(duì)航空公司的飛機(jī)提出更為苛刻的噪聲要求；機(jī)場周圍的

2、居民那么希望飛機(jī)噪聲不影響其正常的休息和生活.民航治理當(dāng)局在制定適航噪聲條例時(shí),不僅需要考慮當(dāng)前及未來一段時(shí)期內(nèi)商用飛機(jī)適航噪聲的總體水平,而且還需要從環(huán)保方面考慮人們對(duì)機(jī)場周圍低噪聲污染的需求.只有這樣才能制定出切實(shí)可行的適航條例.鑒于此,在預(yù)測大型客機(jī)適航噪聲限制的開展趨勢時(shí),需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：1國際民航組織適航噪聲條例的開展歷程；2大型客機(jī)適航噪聲總體水平的開展歷程；3人們對(duì)機(jī)場周圍噪聲環(huán)保要求的開展歷程.希望通過對(duì)上述分析,根據(jù)過去和現(xiàn)在的情況總結(jié)出未來五到十年間適航噪聲限制的開展趨勢.2 .適航條例中規(guī)定的第三、四階段噪聲限制在FAR36部和ICAO附件16第一卷?xiàng)l例中對(duì)各

3、類民用運(yùn)輸機(jī)的飛機(jī)適航噪聲第三階段和四階段噪聲限制都做出了描述.我們大型客機(jī)將采用兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),因此,下面只對(duì)雙發(fā)情況下第三階段和四階段噪聲限制簡要描述如下.2.1 第三階段噪聲限制雙發(fā)1對(duì)于橫側(cè)噪聲測量點(diǎn)最大重量等于或大于400000公斤882000磅時(shí)為103EPNdB并隨質(zhì)量減小的對(duì)數(shù)線性減小,直到最大重量等于或小于35000公斤77200磅時(shí)為94EPNdB2對(duì)于飛越噪聲測量點(diǎn)：最大重量等于或大于385000公斤850000磅時(shí)為101EPNdB并隨質(zhì)量減小的對(duì)數(shù)線性減小,直到最大重量等于或小于48100公斤106250磅時(shí)為89EPNdB3對(duì)于進(jìn)場噪聲測量點(diǎn)：最大重量等于或大于2800

4、00公斤617300磅時(shí)為105EPNdB并隨質(zhì)量減小的對(duì)數(shù)線性減小,直到最大重量等于或小于35000公斤77200磅時(shí)為98EPNdB表1第三階段各測點(diǎn)噪聲限制計(jì)算方法飛機(jī)適航噪聲計(jì)算公式Mm.<M<Mmax>Mmax橫側(cè)噪聲級(jí)EPNdB94103+8.51mlgM/M：ax103飛越噪聲級(jí)EPNdB89101+13.29MlgM/M：ax101進(jìn)場噪聲級(jí)EPNdB98105+7.75MlgM/Mmax105主:對(duì)橫側(cè)噪聲級(jí)：Mmin=35000,Mmax=400000；對(duì)飛越噪聲級(jí)：Mmin=48100,Mmax=385000；對(duì)進(jìn)場噪聲級(jí)：Mmin二35000,Mmax

5、=280000.單位：kg115(里NdllJ>冢匿亭io5最大重皆圖1第三階段各測點(diǎn)的噪聲限制與最大重量的關(guān)系2.2第四階段噪聲限制1各測點(diǎn)噪聲限制均滿足第三階段要求；2橫側(cè)、飛越及進(jìn)場三個(gè)噪聲測量點(diǎn)上的裕度之和不低于10EPNdB3橫側(cè)、飛越及進(jìn)場三個(gè)噪聲測量點(diǎn)上,任意兩個(gè)測量點(diǎn)上的裕度之和不低于2EPNdB260250.51010最大重量(kg)ooooO3130292327mPNd山?亞里K蜜圖2第三階段及第四階段總噪聲限制比照3 .ICAO附件16第一卷的開展歷程分析1971年4月2日,根據(jù)1944年于芝加哥召開的國際民航大會(huì)37款之規(guī)定,首次會(huì)議通過了飛機(jī)噪聲標(biāo)準(zhǔn)及推薦實(shí)施方

6、法,并指定為大會(huì)的附件16.這就是ICAO附件16的最初版本.在1971年到1981年的十年間,對(duì)附件16又分別進(jìn)行了四次修訂,并公布了三個(gè)版本,具體情況見表2.表21981年以前附件16的修訂情況AmendmentSource1stEditionSpecialMeetingonAircraftNoiseintheVicinityofAerodromes(1969)1FirstMeetingoftheCommitteeonAircraftNoise(CAN)Noisecertificationoffutureproducti2ThirdMeetingofCANNoisecertificatio

7、noflightpropeller-3(2ndEdition)FourthMeetingoftheCANNoisecertificationstandardsforfutuenoperatingontheground.4(3rdEdition)FifthMeetingoftheCANIntroductionofanewparameterviz,ninateinconsistencies.5(Annex16,VolumeI1stEdition)SixthMeetingoftheCAN1.AnnexretitledEnvironmentalPro2.IntroductioninVolumeIofn

8、oiseceenttobringtheAnnexinlinewithAnn從表2中可以看出,1981年前適航噪聲條例的開展情況,其中與亞音速噴氣式飛機(jī)相關(guān)的修改內(nèi)容如圖3所示.同時(shí),還通過了將1978年公布的附件16第三版AircraftNoise保存作為新附件16第一卷的決議,而第二卷那么包括有關(guān)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)排污方面的各項(xiàng)決議.至此,確定了飛機(jī)噪聲作為附件16第一卷的形式.在這之后,附件16第一卷共進(jìn)行了7次修訂,具體情況見表3.表31981年以后附件16第一卷的修訂情況AmendmentSource1ThirdMeetingofOperationsPanel(OP)2SeventhMeeti

9、ngoftheCAN3(Annex16,VolumeI2ndEdition)FirstmeetingoftheCommitteeonAviationEnvironmentalProtection(CAEP);studybytheAncePanel4(3rdEdition)SecondMeetingoftheCAEP;SeventhMeetingoftheCAN;FifthMeetingoftheOP5ThirdMeetingoftheCAEP6FourthMeetingoftheCAEP7FifthmeetingoftheCAEP;Annex6,Amendment26從表3中可以看出,在形成附

10、件16第I卷之后,隨著測試技術(shù)的進(jìn)步,每一次的修訂案中幾乎都涵蓋了對(duì)測試程序的更新,而與亞音速噴氣式飛機(jī)相關(guān)的主要是第7修訂案中,對(duì)渦噴及重型螺旋槳飛機(jī)提出了更為嚴(yán)格的噪聲要求,形成了新的第4章,也就是通常所說的第4階段噪聲限制.從整個(gè)有關(guān)飛機(jī)噪聲的適航條例開展過程可以看出,初期,由于各方面經(jīng)驗(yàn)的缺乏以及測試技術(shù)的限制,對(duì)于適航條例的修訂主要集中在對(duì)各種飛機(jī)的種類劃分及噪聲限制的制定方面；而在飛機(jī)噪聲作為附件16單獨(dú)的第I卷之后,條例的修訂那么更多的集中在測試程序方面,而對(duì)噪聲限制的修改較少.但是,還應(yīng)當(dāng)看到,除了在2001年的第7修訂案中對(duì)亞音速噴氣式飛機(jī)的噪聲限制提出更加嚴(yán)格的要求之外,還

11、對(duì)直升機(jī)噪聲也提出了更加嚴(yán)格的限制,而在1999年的第6修正案中,對(duì)單發(fā)螺旋槳飛機(jī)同樣提出了更加嚴(yán)格的限制.這就說明,適航當(dāng)局對(duì)飛機(jī)制造商生產(chǎn)的各種飛機(jī)都提出了更高的適航噪聲要求.對(duì)亞音速噴氣式飛機(jī)而言,附件16提出的第三階段噪聲限制執(zhí)行了30年的時(shí)間,而進(jìn)入21世紀(jì)之后,世界各國人民的環(huán)保意識(shí)有了飛速的開展,面對(duì)這樣的形勢和壓力,相信在不遠(yuǎn)的將來,ICAO一定會(huì)縮短第四階段噪聲限制的執(zhí)行周期,而提出更加嚴(yán)格的第五階段噪聲限制.4 .大型客機(jī)適航噪聲水平的開展從1958年開始,隨著波音707飛機(jī)首次成功飛越大西洋,民用航空開始進(jìn)入噴氣式飛機(jī)時(shí)代.經(jīng)過50年的開展,大型客機(jī)各方面的性能都得到了相

12、當(dāng)大的提升.其中,亞音速噴氣式飛機(jī)的適航噪聲水平隨著發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲級(jí)的降低,以及飛機(jī)氣動(dòng)性能的提升也得到了很大的改善.圖4給出的是不同年代生產(chǎn)的大型客機(jī)的適航噪聲水平開展趨勢.由于不同系列下有不同的型號(hào),而且不同型號(hào)下又有假設(shè)干種不同起飛重量、不同發(fā)動(dòng)機(jī)的具體機(jī)型,因此,將各個(gè)系列下不同型號(hào)的適航噪聲與第三階段噪聲限制的裕量進(jìn)行了平均,如對(duì)于B737系列而言,分另I對(duì)B737-300/-400/-500/-600/-700/-700C/-800/-900等型號(hào)均進(jìn)行了平土勻,因而得到圖4中所示的多個(gè)結(jié)果.從圖4中可以看出,根據(jù)給出的大型客機(jī)適航噪聲開展趨勢,平均每10年,大型飛機(jī)適航噪聲約降低6E

13、PNdB,到2021年,大型客機(jī)適航噪聲將比第四階段噪聲限制低18EPNdB以上.另外,從圖4中可以看出,代表當(dāng)前最高技術(shù)水平的A380飛機(jī),其適航噪聲比第4階段噪聲限制低18EPNdB左右.這一方面為其他飛機(jī)制造商的技術(shù)水平提出了挑戰(zhàn),另一方面那么為適航當(dāng)局進(jìn)一步提升噪聲限制要求提供了參考.ooO000123-度?？偟闹葡蘼曉攵坞A三第19501960197019801990200020212021飛機(jī)適航取證時(shí)間年.A300.A310A320A330.A340.A3801B707B717.B727B737B747*B757B767B777-40.0圖4大型客機(jī)適航噪聲水平開展趨勢另外,借助圖

14、4中的大型客機(jī)適航噪聲水平開展趨勢線,可以看出：1在1968年左右,亞音速噴氣式飛機(jī)的適航噪聲總體水平就已經(jīng)滿足了第三階段噪聲限制要求,而在1977年開始執(zhí)行第三階段噪聲限制；2在1986年左右,亞音速噴氣式飛機(jī)的適航噪聲總體水平就已經(jīng)滿足了第四階段噪聲限制要求,而在2001年提出第四階段噪聲限制,并于2006年開始執(zhí)行；3在2002年左右,亞音速噴氣式飛機(jī)的適航噪聲總體水平就已經(jīng)比第四階段噪聲限制要求低10EPNdB,而14年后的2021年左右,有可能提出第五階段噪聲限制.5 .機(jī)場周圍噪聲環(huán)境要求的開展無論對(duì)于客運(yùn)還是貨運(yùn)而言,航空運(yùn)輸都已經(jīng)成為一種重要的運(yùn)輸方式,而2007年ICAO公布

15、的數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)年航空的旅客發(fā)送量到達(dá)了20億人次以上.隨著航空運(yùn)輸業(yè)的快速開展,也帶來了一些社會(huì)問題,其中非常突出的一點(diǎn)就是機(jī)場周圍的噪聲污染.而早在1960年荷蘭就出現(xiàn)了世界上第一個(gè)“反噪聲委員會(huì)來抵抗新一代的噴氣式飛機(jī)給Kaagbaan機(jī)場帶來的嚴(yán)重的噪聲問題.由此,在進(jìn)行機(jī)場建設(shè)時(shí),噪聲問題也被越來越受到重視,而歐洲委員會(huì)也對(duì)噪聲評(píng)估提出了指導(dǎo)方法.圖5給出的是截止2021年,世界范圍內(nèi)采取不同噪聲限制方式的機(jī)場數(shù)量增長曲線.可以看出,在1997年后,越來越多的機(jī)場開始提出噪聲限制的要求并制定噪聲限制程序.圖中NAP指NoiseAbatementProceduresCurfewsOper

16、aungQuolagch3Fficsnexins-Jcise二廿NoseLiniifcsIGJgewJWEnN圖5機(jī)場噪聲限制的增長近些年,許多國家的大型機(jī)場都提出了各自的噪聲限制、運(yùn)營配額或噪聲罰款,尤其對(duì)于夜間(23:0007:00)起降的飛機(jī)提出了嚴(yán)格的限制.其中,英國倫敦的Heathrow、Gatwick及Stansted機(jī)場,均采用噪聲配額數(shù)(QuotaCount)方法,簡稱QC系統(tǒng),把各種飛機(jī)劃分成不同的QC等級(jí),以限制不同噪聲水平的飛行時(shí)間.當(dāng)前采用的QC系統(tǒng)是基于1991年在達(dá)成關(guān)于第二階段飛機(jī)禁飛問題的國際協(xié)定前完成的飛機(jī)噪聲分析,并在1993年正式形成并開始啟用.為了便于描

17、述,QC系統(tǒng)借用適航噪聲采用的EPNdB進(jìn)行等級(jí)劃分,其與EPNdB之間的關(guān)系見表3,而起飛及著陸時(shí)的QC等級(jí)與適航噪聲之間的關(guān)系為：起飛的QC等級(jí)由飛越和邊線有效感覺噪聲級(jí)的算術(shù)平均值決定；而著陸的QC等級(jí)那么由進(jìn)場有效感覺噪聲級(jí)減去9EPNd瞅定,這是由于通過對(duì)一般的渦噴飛機(jī)適航噪聲的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),著陸時(shí)的噪聲要比起飛時(shí)大11EPNdB左右,采用比擬保守的9EPNdB來消除這種差異,可以更加方便地利用QC等級(jí)來描述飛機(jī)適航噪聲的大小,而不必強(qiáng)調(diào)到底是著陸還是起飛狀態(tài).同時(shí),9又是3的倍數(shù),這對(duì)以3EPNdB來劃分等級(jí)的QC系統(tǒng)也是比擬適合的.隨著飛機(jī)整體噪聲水平的降低,QC系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)新的等級(jí),

18、如QC/0.125,來適應(yīng)開展的要求.表4QC與EPNdB的關(guān)系QuotaCount適航噪聲級(jí)(EPNdB)16>101.9899101.949698.929395.919092.90.58789.90.258486.90(Exempt)<84目前,Airbus及Boeing在進(jìn)行長航程飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí),都將QC/2限制作為其預(yù)定設(shè)計(jì)目標(biāo),而QC/2要比ICAO規(guī)定的第四階段噪聲限制還要低.根據(jù)QC等級(jí)的不同,不同飛機(jī)在夜間的限飛時(shí)間是不同的,越安靜的飛機(jī)獲得的許可飛行時(shí)間越長,反之越短,而等級(jí)為QC/8及QC/16的飛機(jī)在23:0007:00期間是禁飛的.具體的時(shí)間限制如圖6所示.RE

19、STKCrOX5iQ?7SCHEDULr<-GOFQC3&翔EKDISPEXSATtONRULESAPPLYPERIODSrCliTQIOTAPERIODQCaJt6EAEtLYAEiRJi.-ALiSTA.QOTOKAY-SUBJECTTOMONITORINGALLEXCEPTQCS*L6CAJCBE$CKE&VLED-COUNTAGAINSTAXDQWOTALIMITNOTEAERLEESHAVEAOE£EDTQAVOLVNTAKYBANWSCHEDVLrX-GOF(X4ARCRAFTEKTHEN3GHTQUOTAPE3UODAIRCELkFTSTAM30B

20、OATA<«6OK-COUNT5AGAIXSTMmW'EEXTLIMITBUTNOTQUOTALIMITQCS&IfiCANONLYDE?AStTD；EXCEPT1ONALCJSCl'&TANCESOLY-SVBrECTTOHALODMAPPROVALLLRKCEFTQ18片LGCANBESCHEDULEDAr&CK.AFTSTAO6JCWITHATA<WOIOK,COUNTSAGAIN5TMOVEiiESTANDQUOTAminrsXIGHTPERIODRESTK1CTJDXSOJT&CHEDUL£<GOF

21、STARTQCSJs:JfiCA2Q：OTBESCHEDULEDQCS&DELAYEDDEPARTURESANDAR1KSAL5OK-KOEFFECTOKQUOTASUBJECTTOMONrromG圖6London機(jī)場不同QC級(jí)飛機(jī)的夜間飛行限制止匕外,德國Frankfurt機(jī)場,根據(jù)起飛適航噪聲的大小,將飛機(jī)劃分為8類,并收取相應(yīng)的費(fèi)用.表5為Frankfurt機(jī)場每次運(yùn)營的噪聲收費(fèi)情況.表5Frankfurt機(jī)場每次起降的噪聲收費(fèi)情況噪聲等級(jí)01234567起降噪聲級(jí)(dBA)<68.9<71.9<74.9<77.9<80.9<83.9<86.9>87.0