Poluarea fonică a avioanelor se referă la zgomotul produs de aeronave în zbor, care a fost asociat cu mai multe efecte negative asupra sănătății cauzate de stres, de la tulburări de somn până la boli cardiovasculare [1] [2] [3] . Guvernele au introdus controale extinse care se aplică proiectanților, producătorilor și operatorilor de aeronave, rezultând proceduri îmbunătățite și expunere redusă la zgomot.
Poluarea fonică este împărțită în trei categorii:
Zgomotul aeronavei este creat în toate etapele operațiunii aeronavei. Pe sol în timp ce staționați, de exemplu, de unități de putere auxiliare; în timpul rulării; în timpul accelerației de la elice și gazele de eșapament ale motoarelor cu reacție; în timpul decolării, zborului sau aterizării. O aeronavă în mișcare, inclusiv un motor cu reacție sau o elice , determină comprimarea și rarefierea aerului, determinând mișcarea moleculelor de aer. Această mișcare se propagă prin aer sub formă de unde de presiune. Dacă aceste unde de presiune sunt suficient de puternice și în spectrul frecvenței audibile , se aude sunetul. Diferite tipuri de aeronave au niveluri și frecvențe diferite de zgomot. Zgomotul provine din trei surse principale:
O mare parte din zgomotul din aeronavele cu elice provine în egală măsură de la elice și aerodinamică. Zgomotul elicopterului este zgomotul indus aerodinamic de la rotoarele principale și de coadă și zgomotul indus mecanic de la cutia de viteze principală și diferite circuite de transmisie. Sursele mecanice produc vârfuri în bandă îngustă de intensitate ridicată asociate cu viteza de rotație și mișcare a pieselor în mișcare. În ceea ce privește simularea pe computer, zgomotul de la o aeronavă în mișcare poate fi considerat o sursă de linie .
Motoarele cu turbine cu gaz pentru avioane (motoare cu reacție ) sunt responsabile pentru majoritatea zgomotului avioanelor în timpul decolării și al urcării, cum ar fi zgomotul de ferăstrău cu lanț creat atunci când vârfurile palelor ventilatorului ating viteze supersonice. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea tehnologiilor de reducere a zgomotului, corpul aeronavei tinde să fie mai zgomotos în timpul aterizării.
Majoritatea zgomotului motorului se datorează zgomotului motorului cu reacție, deși turboventilatoarele cu raport de bypass ridicat au un zgomot semnificativ al ventilatorului. Jetul de mare viteză care iese din spatele motorului are instabilitate inerentă a stratului de forfecare (dacă nu este suficient de gros) și se rostogolește în vortexuri inelare. Mai târziu se transformă în turbulențe. Nivelul de presiune sonoră asociat cu zgomotul motorului este proporțional cu viteza jetului (putere mare). Prin urmare, chiar și o scădere ușoară a vitezei de evacuare va duce la o reducere semnificativă a zgomotului jetului [4] .
Zgomotul aerodinamic apare din fluxul de aer din jurul fuselajului aeronavei și a suprafețelor de control. Acest tip de zgomot crește odată cu viteza aeronavei și, de asemenea, la altitudini mici, datorită densității aerului. Avioanele cu reacție creează mult zgomot aerodinamic . Avioanele militare de mare viteză, care zboară joase, produc un zgomot aerodinamic deosebit de puternic.
Forma nasului, a parbrizului sau a copertinei unui avion afectează sunetul produs. O mare parte din zgomotul unei aeronave cu elice este de origine aerodinamică datorită fluxului de aer în jurul palelor. Rotoarele principale și de coadă ale unui elicopter creează, de asemenea, zgomot aerodinamic. Acest tip de zgomot aerodinamic este în principal de joasă frecvență, determinat de viteza rotorului.
De obicei, zgomotul apare atunci când fluxul de aer trece pe lângă un obiect de pe o aeronavă, cum ar fi aripi sau trenul de aterizare. În general, există două tipuri principale de zgomot al corpului aeronavei:
Sistemele de presurizare și aer condiționat din cabină și cabină sunt adesea principala sursă de zgomot în cabina de pilotaj atât a aeronavelor civile, cât și a celor militare. Cu toate acestea, una dintre cele mai semnificative surse de zgomot în cabină în aeronavele comerciale cu reacție, altele decât motoarele, este unitatea de putere auxiliară (APU), un generator electric de bord , utilizat în aeronave pentru a porni motoarele principale, de obicei cu aer comprimat , și pentru a furniza energie electrică în timp ce aeronava este pe pământ. Pot contribui și alte sisteme de aeronave interne, cum ar fi echipamentele electronice specializate din unele aeronave militare.
Motoarele de aeronave sunt o sursă majoră de zgomot și pot depăși 140 decibeli (dB) în timpul decolării. În timpul zborului, principalele surse de zgomot sunt motoarele și turbulențele de mare viteză deasupra fuzelajului [6] .
Nivelurile crescute de zgomot au implicații asupra sănătății . Nivelurile crescute de zgomot la locul de muncă sau alte zgomote pot cauza pierderea auzului , hipertensiune arterială , insuficiență coronariană , iritație , tulburări de somn și scăderea performanței academice [7] . Deși o oarecare pierdere a auzului apare în mod natural odată cu vârsta [8] , în multe țări dezvoltate expunerea la zgomot este suficientă pentru a provoca pierderea auzului pe viață [9] [10] . Nivelurile crescute de zgomot pot crea stres, pot crește rata accidentelor de muncă și pot stimula agresivitatea și alte comportamente antisociale [11] . Zgomotul de la aeroport a fost legat de hipertensiunea arterială [12] . Zgomotul avioanelor crește riscul de infarct miocardic [13] .
O analiză statistică la scară largă a efectelor zgomotului avioanelor asupra sănătății a fost efectuată la sfârșitul anilor 2000 de Bernhard Greiser pentru Umweltbundesamt, biroul central de mediu al Germaniei. Datele de sănătate de la peste un milion de rezidenți ai aeroportului din Köln au fost analizate pentru efectele asupra sănătății corelate cu zgomotul avioanelor. Rezultatele au fost apoi ajustate pentru alte expuneri la zgomot rezidențial și factori socioeconomici pentru a reduce posibila denaturare a datelor.
Un studiu german a constatat că zgomotul avioanelor afectează în mod clar și semnificativ sănătatea. De exemplu, un nivel mediu zilnic de presiune sonoră de 60 de decibeli crește boala coronariană cu 61% la bărbați și cu 80% la femei. Ca un alt indicator, un nivel mediu de presiune acustică pe timp de noapte de 55 de decibeli a crescut riscul de atac de cord cu 66% la bărbați și cu 139% la femei. Cu toate acestea, efectele semnificative statistic asupra sănătății au început deja la un nivel mediu al presiunii sonore de 40 de decibeli [14] .
Administrația Federală a Aviației (FAA) reglementează nivelul maxim de zgomot pe care îl pot produce aeronavele civile individuale, solicitând aeronavelor să îndeplinească anumite standarde de certificare a zgomotului. Aceste standarde desemnează modificări ale cerințelor privind nivelul maxim de zgomot cu denumirea „etapă”. Standardele de zgomot din SUA sunt definite în Codul Reglementărilor Federale (CFR), Titlul 14, Partea 36 - Standarde de zgomot: Certificarea tipului de aeronavă și a navigabilității (14 CFR Partea 36). FAA afirmă că un nivel maxim de sunet mediu pe zi și noapte de 65 dB este incompatibil cu zonele rezidențiale. Comunitățile din zonele afectate pot fi eligibile pentru atenuare, cum ar fi izolarea fonică [15] .
Zgomotul avioanelor afectează și oamenii din avion: echipaj și pasageri. Zgomotul din cabina de pilotaj poate fi studiat pentru a aborda expunerea profesională și sănătatea și siguranța piloților și a echipajului de cabină. În 1998, 64 de piloți de linii aeriene comerciale au fost chestionați despre pierderea auzului și tinitus [16] . În 1999, NIOSH a efectuat mai multe studii de zgomot și evaluări ale pericolelor pentru sănătate și a constatat că nivelurile de zgomot au depășit limita de expunere recomandată de 85 decibeli ponderați A timp de 8 ore [17] . În 2006, nivelurile de zgomot în interiorul unui Airbus A321 în timpul croazierei au fost înregistrate la aproximativ 78 dB(A), iar în timpul taxiului, când motoarele aeronavei produc tracțiune minimă, nivelurile de zgomot din cabină au fost înregistrate la 65 dB(A) [18] . În 2008, un studiu realizat de însoțitorii de bord de la Swedish Airlines a constatat un nivel mediu al sunetului de 78-84 dB(A) la o expunere maximă ponderată A de 114 dB, dar nu a găsit nicio schimbare majoră a pragului [19] . În 2018, un studiu al nivelurilor de zgomot măsurate pe 200 de zboruri, reprezentând șase grupuri de aeronave, a constatat niveluri de zgomot media de 83,5 dB(A), cu niveluri de până la 110 dB(A) la unele zboruri, dar cu doar 4,5% peste cele recomandate de NIOSH8. -TWA oră de 85 dB(A) [20] .
S-a demonstrat că zgomotul simulat al avioanelor la 65 dB(A) afectează negativ memoria oamenilor și memoria auditivă [21] . Un studiu care a comparat efectele zgomotului avioanelor cu efectele alcoolului asupra cogniției a constatat că zgomotul simulat al avioanelor la 65 dB(A) a avut același efect asupra memoriei auditive a oamenilor ca și intoxicația la niveluri de alcool în sânge (BAC) 0,10 [22] . Un BAC de 0,10 este de două ori limita legală necesară pentru a conduce un autovehicul în multe țări dezvoltate.