導讀:隨著(zhù)直升機飛行活動(dòng)的增加,直升機噪聲成為民眾抵制直升機飛行活動(dòng)的重要原因。如何對直升機噪聲進(jìn)行有效的控制與管理,需要政府部門(mén)、行業(yè)協(xié)會(huì )與運營(yíng)商共同努力。
雖然對于直升機使用者來(lái)說(shuō),聽(tīng)到直升機旋翼旋轉的聲音,表明直升機正處于安全的飛行狀態(tài),可能它正在拯救生命,或是在商業(yè)運營(yíng)之中,但對于普通民眾而言,這種聲音只是一種非常不受歡迎的噪聲。
直升機有規律的敲擊或搏動(dòng)噪聲令人反感,渦軸直升機的噪聲則主要來(lái)自于旋翼和尾槳系統。
直升機噪聲及其特征
由直升機旋翼的空氣動(dòng)力槳葉拍擊空氣產(chǎn)生的噪聲是很難消除的。槳葉拍擊空氣噪聲(BVI),主要發(fā)生于直升機下降期間,旋翼槳葉與葉尖渦流的互相作用,產(chǎn)生了一個(gè)復雜的非定常的壓力場(chǎng),并以高脈沖的噪聲在旋翼下向下傳播。而高速脈沖噪聲(HSI)是由旋翼前行槳葉上的跨聲速氣流的激波產(chǎn)生,首先從槳葉的葉尖附近開(kāi)始,并向直升機的前方傳播。直升機尾槳噪聲相對于旋翼的噪聲頻率更高,而且又恰好處于人耳聽(tīng)覺(jué)中最敏感頻譜段,所以更是令人討厭。
在直升機噪聲的特征中,響度是一個(gè)很重要的因素。用直升機產(chǎn)生噪聲的有效感知水平來(lái)測量,即有效感知噪聲分貝(EPNdB)。這種測量和標識方法可突出人耳所能聽(tīng)到的正常噪聲,而忽略了人耳不可感知的噪聲。例如,按FAR36部附錄H的測試方法,貝爾412HP直升機在低空飛行時(shí)的可感噪聲達到93.4dB,這與波音777-200客機起飛時(shí)的噪聲相當。
而美國規劃協(xié)會(huì )(APS)認為,在考慮噪聲強度的同時(shí)必須考慮頻率。直升機噪聲頻譜分析表明,直升機大部分是低頻噪聲,它比高頻噪聲更易被人耳所接受,而且更容易產(chǎn)生語(yǔ)音干擾,而語(yǔ)音干擾是對噪聲進(jìn)行主動(dòng)管理的參考因素之一。
凱斯·海伍德是英國皇家航空學(xué)會(huì )的科研主管,他受倫敦當局委托,為直升機噪聲問(wèn)題提供專(zhuān)家意見(jiàn)。海伍德表示,在確定公眾對直升機活動(dòng)的接受程度時(shí),一些噪聲的非聲學(xué)特征,如噪聲的頻率和實(shí)際飛行運營(yíng)的目的,將比實(shí)際的噪聲更加重要。直升機在靠近居民區的活動(dòng)比靠近商業(yè)區或工業(yè)園區的活動(dòng)會(huì )引起更多的噪聲問(wèn)題。海伍德還認為,現在的環(huán)境噪聲水平會(huì )影響到人的感覺(jué),更安靜的環(huán)境會(huì )凸顯人們對直升機的空中噪聲的反應,特別是從空中傳來(lái)的噪聲。這對于規劃直升機機場(chǎng)和直升機到達和起飛的飛行路線(xiàn)是很重要的。
直升機的夜間飛行是城市環(huán)境要面臨的另一特定問(wèn)題。在夜間,地面交通遠不如白天那么繁忙,沒(méi)有了白天道路交通噪聲的“掩護”,直升機的噪聲會(huì )更加明顯,也更加令人討厭。另外,環(huán)境溫度的下降也使噪聲更多地傳到地面,而且環(huán)境溫度的下降在深夜和清晨前的幾個(gè)小時(shí)最明顯,所以這段時(shí)間直升機噪聲對人影響也最嚴重。
雖然限制直升機在夜間的飛行可以顯著(zhù)降低對噪聲的投訴,但一般公眾很難區分正在飛行的直升機是商用直升機、警用直升機、醫療救護直升機還是軍用直升機,特別是在夜間,因此商用直升機的運營(yíng)商也經(jīng)常抱怨公眾所投訴的直升機噪聲并不是他們造成的。
如何降低直升機噪聲的影響
美國聯(lián)邦航空局(FAA)于2013年5月建議提高直升機的飛行高度,并改變直升機在經(jīng)過(guò)城鎮附近時(shí)的飛行路線(xiàn),以減輕噪聲影響。另外,FAA正在和當地政府一起試驗一些由公眾建議的,在太平洋海岸高速公路和克倫肖(Crenshaw)公路上空的飛行路線(xiàn),以使直升機噪聲“淹沒(méi)”在路面交通的噪聲當中。芝加哥直升機快車(chē)公司也提出了類(lèi)似的策略,沿著(zhù)高速公路和鐵路,設計直升機旅游觀(guān)光路線(xiàn),同時(shí)將直升機的飛行高度設在600m以上,以進(jìn)一步降低噪聲的影響。
FAA于2004年發(fā)布了一個(gè)“非軍用直升機的城市噪聲研究”報告,引用了大量研究,結論是可以用提高飛行高度的方式降低噪聲對地面的影響。這是一個(gè)由飛行員管理的政策,并借用倫敦直升機機場(chǎng)的經(jīng)驗,政策要求直升機的飛行高度要在300m以上,并要在河道上飛行。
根據美國直升機協(xié)會(huì )(HAI)“友好飛行指南”公布的數據,當直升機飛行高度或直線(xiàn)距離增加一倍時(shí),噪聲會(huì )減少6~7dB.為了滿(mǎn)足直升機在飛越噪聲敏感區域時(shí)的實(shí)際噪聲不高于65dB的標準,要求輕型/小型直升機的飛行高度應該不低于300m,而中型直升機則不低于600m.在一個(gè)安靜的臥室中噪聲應在40dB以下,在嘈雜的辦公室中的噪聲應在約60dB,如果噪聲高于65dB則會(huì )對語(yǔ)言交流產(chǎn)生較大影響。
盡管提高直升機的飛行高度可以明顯地降低地面噪聲,但這也帶來(lái)了飛行安全的問(wèn)題。例如,在洛杉磯盆地地區共有138個(gè)直升機場(chǎng),如果要求在那里飛行的直升機都提高飛行高度,就不免會(huì )在已經(jīng)很繁忙的空域與固定翼飛機的航線(xiàn)產(chǎn)生沖突。
公眾對直升機噪聲的態(tài)度
公眾對于不同用途的直升機噪聲的反應也是不同的。根據FAA對城市中非軍事直升機噪聲的研究,對那些提供公眾服務(wù)(如執法、醫療和消防)的直升機的噪聲,比那些載著(zhù)游客或企業(yè)高管的直升機的噪聲更易得到公眾的諒解。前者被認為是在搶時(shí)間而且是為了公共服務(wù)而產(chǎn)生的可以被原諒的噪聲;相比之下,對于那些載著(zhù)華爾街精英在海灘上游玩,或載著(zhù)電視臺記者拍攝新聞視頻的直升機所產(chǎn)生的噪聲,當地居民難以接受。
特別是當媒體對于交通事故、火災和警察追捕事件采用直升機進(jìn)行電子新聞采集(ENG)已經(jīng)成為標準模式時(shí),新聞直升機確實(shí)也成為噪聲來(lái)源的一部分。
對于這個(gè)情況,FAA在2013年的洛杉磯地區直升機使用報告中建議,新聞直升機應該主動(dòng)采取一些減少噪聲影響的措施,包括限制直升機懸停時(shí)間、增加懸停直升機距地面的距離、提高飛行高度,合并視頻覆蓋范圍等。直升機專(zhuān)業(yè)飛行員協(xié)會(huì )(PHPA)則敦促加州南部的廣播和電視新聞協(xié)會(huì )考慮集中報道資源,減少直升機出動(dòng)的架次。采用了這些措施后,已經(jīng)減少公眾對直升機噪聲的抱怨。另外,使用性能更好的攝影/攝像設備,使其在較遠距離上也可以獲得良好的圖像,從而使新聞直升機不必擁擠到新聞現場(chǎng)的附近。
還有其他潛在的噪聲緩解策略。直升機旋翼在進(jìn)行機動(dòng)飛行時(shí)會(huì )增加脈沖噪聲,因此飛行員應該避免直升機進(jìn)行突然機動(dòng),也要避免直升機的快速上升或下降,尤其在使用頻率較高的地區,如直升機機場(chǎng)。在HAI的“友好飛行指南”報告中,較為詳盡的討論了直升機機動(dòng)飛行所引起的附加噪聲問(wèn)題。
直升機在地面主干道上空飛行,可以避免影響到居民區,而且這種做法還能為飛行員提供導航信息。畢竟在人口密集的城市環(huán)境中,主要的交通道路對于按目視飛行規則(VFR)飛行的飛行員來(lái)說(shuō)是更容易辨認地面特征。而在洛杉磯盆地內,允許直升機在較低高度沿高速公路飛行,這些航線(xiàn)密布于加州南部復雜的空域中。
當然這種方法也有限制。例如好萊塢露天劇場(chǎng)離好萊塢的高速公路只有260m,而且每年要在這里舉辦數以百計的音樂(lè )活動(dòng)。因此洛杉磯的FAA分部經(jīng)研究后最終建議,在表演季劃定一個(gè)禁飛區。顯然,在制訂直升機避免噪聲敏感區的最佳飛行航線(xiàn)規劃時(shí),須對每個(gè)特定區域,包括空中交通管理指定的航線(xiàn),進(jìn)行全面評估。