Flygplansbuller avser buller som produceras av flygplan under flygning, vilket har förknippats med flera negativa hälsoeffekter orsakade av stress, från sömnstörningar till hjärt-kärlsjukdomar [1] [2] [3] . Regeringar har infört omfattande kontroller som gäller för flygplanskonstruktörer, tillverkare och operatörer, vilket resulterat i förbättrade procedurer och minskad bullerexponering.
Bullerföroreningar delas in i tre kategorier:
Flygbuller skapas i alla skeden av flygplansdriften. På marken medan den är stillastående, till exempel med hjälpkraftenheter; under taxining; under acceleration från propellern och avgaserna från jetmotorer; under start, flygning eller landning. Ett flygplan i rörelse, inklusive en jetmotor eller propeller , får luften att komprimeras och sällsynta, vilket gör att luftmolekylerna rör sig. Denna rörelse fortplantar sig genom luften som tryckvågor. Om dessa tryckvågor är tillräckligt starka och inom det hörbara frekvensspektrumet hörs ljud. Olika typer av flygplan har olika ljudnivåer och frekvenser. Buller kommer från tre huvudkällor:
Mycket av bullret i propellerdrivna flygplan kommer från propellrar och aerodynamik i lika stor utsträckning. Helikopterljud är aerodynamiskt inducerat ljud från huvud- och bakrotorerna och mekaniskt inducerat ljud från huvudväxellådan och olika transmissionskretsar. Mekaniska källor producerar smalbandstoppar med hög intensitet associerade med rotationshastigheten och rörelsen hos rörliga delar. När det gäller datorsimulering kan bullret från ett flygplan i rörelse betraktas som en linjekälla .
Flygplans gasturbinmotorer ( jetmotorer ) är ansvariga för det mesta av flygplansbuller under start och klättring, såsom motorsågsljud som skapas när spetsarna på fläktbladen når överljudshastigheter. Men med utvecklingen av bullerreducerande tekniker tenderar flygplanets kropp att vara bullrigare under landning.
Det mesta motorljudet beror på jetmotorljud, även om turbofläktar med högt bypass-förhållande har betydande fläktljud . Höghastighetsstrålen som kommer ut från baksidan av motorn har inneboende skjuvlagerinstabilitet (om den inte är tillräckligt tjock) och rullar in i ringvirvlar. Senare övergår det i turbulens. Ljudtrycksnivån förknippad med motorljud är proportionell mot jethastigheten (hög effekt). Därför kommer även en liten minskning av avgashastigheten att leda till en betydande minskning av jetljudet [4] .
Aerodynamiskt buller uppstår från luftflödet runt flygplanets flygkropp och kontrollytor. Denna typ av buller ökar med flygplanets hastighet och även på låga höjder på grund av luftens densitet. Jetflygplan skapar mycket aerodynamiskt buller . Lågt flygande, höghastighets militärflygplan producerar särskilt högt aerodynamiskt ljud.
Formen på nosen, vindrutan eller baldakinen på ett flygplan påverkar ljudet som produceras. Mycket av bullret från ett propellerdrivet flygplan är av aerodynamiskt ursprung på grund av luftflödet runt bladen. Huvud- och stjärtrotorerna på en helikopter skapar också aerodynamiskt ljud. Denna typ av aerodynamiskt brus är huvudsakligen lågfrekvent, bestämt av rotorhastigheten.
Vanligtvis uppstår buller när luftflödet passerar ett föremål på ett flygplan, såsom vingar eller landningsställ. I allmänhet finns det två huvudtyper av flygplansljud:
Trycksättnings- och luftkonditioneringssystem i kabinen och kabinen är ofta den främsta källan till buller i cockpits på både civila och militära flygplan. En av de viktigaste källorna till kabinbuller i kommersiella jetflygplan, förutom motorer, är dock Auxiliary Power Unit (APU), en elektrisk generator ombord , som används i flygplan för att starta huvudmotorerna, vanligtvis med tryckluft , och för att tillhandahålla elektrisk kraft medan flygplanet är på jorden. Andra inhemska flygplanssystem kan också bidra, såsom specialiserad elektronisk utrustning i vissa militära flygplan.
Flygplansmotorer är en stor källa till buller och kan överstiga 140 decibel (dB) under start. Under flygning är de huvudsakliga bullerkällorna motorer och höghastighetsturbulens ovanför flygkroppen [6] .
Ökade ljudnivåer har konsekvenser för hälsan . Ökade ljudnivåer på arbetsplatsen eller annat buller kan orsaka hörselnedsättning , högt blodtryck , kranskärlssvikt , irritation , sömnstörningar och minskad akademisk prestation [7] . Även om viss hörselnedsättning uppstår naturligt med åldern [8] är bullerexponering i många utvecklade länder tillräcklig för att orsaka hörselnedsättning under hela livet [9] [10] . Ökade ljudnivåer kan skapa stress, öka frekvensen av olycksfall i arbetet och stimulera aggressivitet och andra asociala beteenden [11] . Flygplatsbuller har kopplats till högt blodtryck [12] . Flygbuller ökar risken för hjärtinfarkt [13] .
En storskalig statistisk analys av flygbullers hälsoeffekter genomfördes i slutet av 2000-talet av Bernhard Greiser för Umweltbundesamt, Tysklands centrala miljökontor. Hälsodata från mer än en miljon invånare på flygplatsen i Köln analyserades för hälsoeffekter korrelerade med flygbuller. Resultaten justerades sedan för andra bullerexponeringar i bostäder och socioekonomiska faktorer för att minska eventuell dataskevning.
En tysk studie fann att flygbuller tydligt och avsevärt försämrar hälsan. Till exempel ökar en genomsnittlig daglig ljudtrycksnivå på 60 decibel kranskärlssjukdom med 61 % hos män och 80 % hos kvinnor. Som en annan indikator ökade en genomsnittlig nattljudtrycksnivå på 55 decibel risken för hjärtinfarkt med 66 % hos män och 139 % hos kvinnor. Statistiskt signifikanta hälsoeffekter började dock redan vid en genomsnittlig ljudtrycksnivå på 40 decibel [14] .
Federal Aviation Administration (FAA) reglerar den maximala bullernivån som enskilda civila flygplan kan göra genom att kräva att flygplan uppfyller vissa standarder för bullercertifiering. Dessa standarder betecknar ändringar av kraven för maximal ljudnivå med beteckningen "stage". De amerikanska bullerstandarderna definieras i Code of Federal Regulations (CFR), Titel 14, Del 36 - Noise Standards: Aircraft Type and Airworthiness Certification (14 CFR Part 36). FAA uppger att en maximal dag och natt genomsnittlig ljudnivå på 65 dB är oförenlig med bostadsområden. Samhällen i drabbade områden kan vara berättigade till begränsningar såsom ljudisolering [15] .
Flygbuller påverkar också människorna på planet: besättning och passagerare. Buller från cockpit kan studeras för att ta itu med yrkesexponering och hälsa och säkerhet för piloter och kabinpersonal. 1998 undersöktes 64 kommersiella flygbolagspiloter om hörselnedsättning och tinnitus [16] . 1999 genomförde NIOSH flera bullerundersökningar och hälsoriskbedömningar och fann att bullernivåerna översteg den rekommenderade exponeringsgränsen på 85 A-vägda decibel under 8 timmar [17] . Under 2006 registrerades bullernivåer inuti en Airbus A321 under cruising till cirka 78 dB(A), och under taxi, när flygplanets motorer producerar minimal dragkraft, registrerades kabinljudnivåer till 65 dB(A) [18] . 2008 fann en studie av flygvärdinnor på Swedish Airlines en genomsnittlig ljudnivå på 78-84 dB(A) vid en maximal A-vägd exponering på 114 dB, men fann inga större tröskelförskjutningar [19] . Under 2018 fann en studie av ljudnivåer uppmätta på 200 flygningar som representerade sex flygplansgrupper mediabrusnivåer på 83,5 dB(A), med nivåer så höga som 110 dB(A) på vissa flygningar, men endast 4,5 % över NIOSH:s rekommenderade 8 -timmars TWA på 85 dB(A) [20] .
Simulerat flygbuller vid 65 dB(A) har visat sig påverka människors minne och hörselminne negativt [21] . En studie som jämförde effekterna av flygbuller med effekterna av alkohol på kognition fann att simulerat flygbuller vid 65 dB(A) hade samma effekt på människors hörselminne som berusning vid blodalkoholnivåer (BAC) 0,10 [22] . En BAC på 0,10 är två gånger den lagliga gränsen som krävs för att köra ett motorfordon i många utvecklade länder.