Измерения параметров авиашума (АШ) может проводиться для разных целей. В предлагаемом материале будут рассмотрены методы измерения параметров АШ для оценки соответствия гигиеническим нормативам (ГН) в точке измерения или контрольной точке (КТ). Согласно СП 2.1.8.3565-19 «Отдельные санитарно-эпидемиологические требования при оценке непостоянного шума от пролетов воздушных судов» «для авиационного шума оценка на соответствие допустимым уровням проводится для территорий по нормативу эквивалентного уровня звука для дневного и ночного времени суток, установленному для территорий, непосредственно прилегающих к жилой застройке». Строка 2 таблицы приложения 3 к СанПиН 2.1.2.2645-10, которой сегодня соответствует строка 14 таблицы 5.35 действующих СанПин 2.1.3685-21, 55 дБА днем и 45 дБА ночью. Санитарные правила СП 2.1.8.3565-19 «применяются при обосновании седьмой подзоны приаэродромной территории и при контроле уровней авиационного шума». *Прим.1,2.

АШ представляет характерный пример шума, обусловленного отдельными шумовыми событиями. Если КТ удалена от аэродрома так, что шум операций, выполняемых на аэродроме (прогрев двигателей, маневрирование, и др.) несущественен, шум будут определять пролеты воздушных судов (ВС). Шум пролета зависит от следующих факторов:

Тип ВС. В классификации ИКАО самолеты SSJ100 и B777 относятся к одному типу сухопутных самолетов с двумя турбореактивными двигателями. С точки зрения создаваемого шума они, очевидно, различаются. Устоявшейся классификации типов ВС по шуму нет. Для пассажирских самолетов возможно разделение на ближне, средне и дальнемагистральные самолеты.

Вид операции. В зависимости от метеоусловий пролеты вблизи КТ будут связаны со взлетом или посадкой. Для одного типа ВС от этого будет зависеть шум пролета.

Маршрут. Фактор имеет значение для аэродромов, у которых есть варианты для одного вида операции.

Внешние условия. Главным образом сила и направление ветра относительно траектории ВС и КТ.

2.1.1. Организация измерений. «Измерения следует проводить в условиях нормальной деятельности аэропорта в периоды наиболее интенсивного движения и при полетах ВС наиболее шумных типов». Результат даст оценку эквивалентного уровня звука «сверху», т.к. самые неблагоприятные условиях генерации АШ - наиболее интенсивное движение и наиболее шумные ВС - будут распространены на весь период оценки. В то же время не все, перечисленные ранее факторы, влияющие на шум пролета упомянуты. Если следовать логике оценки сверху, то к условиям проведения измерений следует, как минимум, добавить требование: при наиболее неблагоприятном варианте ВПО. Соответствие норме, полученное при такой организации измерений, будет гарантировано для нормальной деятельности аэропорта. Если же будет установлено превышение нормы, то ее обоснованность для среднего летного дня недостаточна. *Прим.3.

2.1.2. Обработка результатов измерений. Стандарт предлагает приближенные методы вычисления, основанные на максимальном уровне звука пролета и времени звучания. С помощью таблиц по ним определяется некоторый параметр. Судя по формулам, используемым дальше для расчета с этим параметром, это уровень звукового воздействия (УЗВ) пролета. Приведен метод расчета по результатам, распределенным по категориям – «однородным операциям». Методы не изменились с предыдущей версии стандарта 1988 года. Надо отметить практическое удобство измерения максимального уровня и времени звучания для неинтегрирующих шумомеров, доступных в то время. Удивляет, что последняя редакция 2014 года не заметила массового распространения цифровых шумомеров, прямо измеряющих УЗВ. В стандарте нет расчета неопределенности, поэтому его результат не отвечает сегодняшним требованиям. Попытка создать метод расчета неопределенности натыкается на неизвестные погрешности перевода максимального УЗ и эффективного времени в уровень звукового воздействия.

2.2.1. Организация расчетов. Рассчитывают значения эквивалентных уровней звука для интенсивности полетов среднегодового летного дня. Учитывается «режим работы аэродрома за расчетный период с указанием статистики использования маршрутов движения ВС по совершаемым ВПО, типам обслуживаемых ВС, схемами использования ВПП». Это не оценка «сверху», это оценка реальной ситуации. Надо отметить описание цели расчета и учитываемых в расчете факторов.

• Во-первых, указан период оценки, для которого должны быть получены значения нормируемых параметров. Это 8 часов ночного времени и 12 часов дневного времени.
• Во-вторых, периоды оценки представляют не конкретный день (или ночь), а модельный, на базе среднегодовой статистики ВПО с разбиением их по типам ВС и используемым маршрутам в нормальных эксплуатационных условиях. Среднегодовой для года, в период которого интенсивность полетов была наибольшей в течение последних трех лет.

2.2.2. Организация измерений при инструментальной верификации расчетной границы. Должны быть зафиксированы типы ВС, на долю которых приходится не менее 80% ВПО. Прим.5. Расширенная неопределенность P 95%, k = 1,65 (далее U (95%) измерения «среднего максимального уровня звука каждого типа ВС» не должна превышать 1 дБ для аэродрома более 40000 ВПО/год (110 ВПО/ень, 4,6 ВПО/час). Это еще одно требование к объему измерений. Число зафиксированных пролетов определит неопределенность по типу А и расширенную неопределенность.

Для пролета определяются следующие параметры:

• время фиксации события;
• тип ВС;
• тип операции (взлет/посадка),
• магнитный курс выполняемой операции (по направлению движения по ВПП);
• фоновый уровень звука;
• максимальный уровень шумового события, L_ASмакс;
• время звучания, τ.

2.2.3. Расчет результатов измерений
Расчет расширенной неопределенности U(95%) для среднемаксимального УЗ, <L>_ASмакс, предписано выполнять по разделу 9 ГОСТ 23337-14. Прим.7.

Расчет среднего максимального УЗ событий выполняется по формуле среднего уровня.

Расчет среднего значения длительности воздействия шумовых событий <τ>, как среднего арифметического отдельных зафиксированных событий τ. По нему вычисляют эффективное время звучания <τ_эф>=<τ>/2

Расчет эквивалентного уровня звука АШ.

Комментарии.

1. Переменные в формуле (1) имеют один индекс, т.е. по всем событиям, без разделения на категории по типу ВС, типу ВПО, курсу. Это не соответствует требованию измерения «среднего максимального уровня звука каждого типа ВС» и способу получения расчетных значений. Сравнение величин, полученных по-разному, вызывает сомнение. Хотя в ГОСТ 22283-2014 есть вариант метода 2 с разбиением на однородные операции, которые могут повторять расчетные категории.

2. Без индекса сумму в (2) можно заменить умножением на общее число зафиксированных пролетов N:

3. При усреднении без разделения на типы ВС труднее уложиться в ограничение для U(95%) из-за значительной разницы УЗ ВС разных типов.

В части организации измерений использует один из методов ГОСТ 20444-14 Шум. Транспортные потоки. Методы измерения шумовой характеристики.

2.3.1. Организация измерений. Современные приборы непосредственно измеряют УЗВ L_АE или он может быть получен по измеренному эквивалентному уровню L_Aeq,t и времени измерения t.

Проводятся измерения нескольких УЗВ отдельных пролетов каждой категории, близких по УЗВ. Для АШ к ним относятся пролеты одних типов ВС, при выполнении одной ВПО, по одному маршруту.

2.3.2. Организация расчетов. Для каждой категории вычисляется средний УЗВ.

Вычисляется суммарный УЗВ всех пролетов одной категории N_m за время Т₀.

И суммарный УЗВ всех категорий за период оценки.

Задание 𝑁_𝑚 и 𝑇₀ дает возможность получить результат при произвольном числе пролетов любой категории за период оценки. В том числе статистике ВС, ВПО, маршрута, соответствующей среднегодовому летному дню. По суммарному УЗВ вычисляется эквивалентный уровень звука АШ за период оценки T₀, учитывающий сценарий среднегодового летного дня.

Результаты измерений в КТ для ВПО «взлет» и «посадка» разных ВС.

3.1. Расчет по формулам МР 2.5/4.3.0258-21.

	<L>ASмакс	<τ>эфф	U(95%)	Т	N	LAeq,T	LAэкв
Взлет	71,4	12,5	1,8	108	25	58,8	60,0
Посадка	69,9	13,2	1,3	51	20	59,3	60,6
Все ВПО	70,8	12,8	1,5	159	45	58,6	59,7

Комментарии.

• L_Aeq,T и L_Aэкв - рассчитанный и оценочный эквивалентные уровни звука А.
• Значения U(95%) получены в предположении u_В=0.7 дБ, требованиям МР не соответствуют.
• Более 80% ВПО выполняют среднемагистральные B737 и A320
• Результат по МР представляет последняя строчка таблицы, он относятся только к комбинации ВС и ВПО за период наблюдения, гигиенический норматив 55 дБ превышен.
• Отдельные результаты по взлету и посадке могут быть использованы для учета среднегодового числа ВПО в КТ, но в МР способ расчета не приведен.
• Превышение эквивалентным УЗ посадок эквивалентного УЗ взлетов вызвано вдвое большей частотой посадок на периоде наблюдения.
• Расчеты выполнены с помощью виброакустического калькулятора (ВАК).

3.2. Расчет по сумме УЗВ пролетов.

Комментарии.

• Значение U(95%) относится к конкретному результату за время наблюдения, как сумме прямых однократных измерений
• Результаты относятся только к комбинации ВС и ВПО в период наблюдений. Учет статистики среднегодового полетного дня невозможен.
• Эквивалентный и оценочный уровни для всех вариантов меньше, чем по МР 2.5/4.3.0258-21.
• Гигиенический норматив 55 дБ превышен.
• Расчеты выполнены с помощью ВАК.

3.3. Расчет по среднему УЗВ пролета и числу пролетов.

Комментарии.

• Значения эквивалентного уровня за время измерений совпадают, как и следовало, с результатом расчета по суммарному уровню воздействия.
• Значения оценочного уровня при этом больше за счет большей неопределенности, но меньше, чем при расчете по МР.
• Средний уровень воздействия одного пролета совпал для взлета и посадки из-за разницы средней высоты пролета над КТ при взлете и при посадке.
• Средний уровень пролета позволяет рассчитать для КТ результат с учетом среднегодовой статистики ВПО, но без разделения на типы ВС.
• Расчеты выполнены с помощью ВАК.

3.4. Расчет по среднему УЗВ пролета и числу пролетов, калькулятор 20444. Без разделения на категории.

Комментарии.

• Результаты совпадают с предыдущим пунктом.
• Значения оценочного уровня при этом больше за счет большей неопределенности, но меньше, чем при расчете по МР.
• Преимущество калькулятора 20444 в том, что в нем заложена вся цепочка вычислений, которые на ВАК надо последовательно выполнить в разных вкладках.

3.5. Расчет по составляющим событиям, разделенным на категории по типам ВС: B737, B777, A320, A330, SSJ100 (в тип ВС включены все модификации семейства) и видам ВПО: взлет, посадка. Результат Взлет и Посадка получены с разделением только на типы ВС. Результат Все ВПО получен с разделением и по типам ВС и по видам ВПО.

Комментарии.

• Значения эквивалентных уровней, как и должно быть, совпадают с предыдущим расчетом, т.к. описывают тот же сценарий полетов.
• Все оценочные уровни меньше, т.к. внутри каждой категории разброс уровней воздействия меньше, значит меньше uA, суммарная неопределенность и расширенная неопределенность.
• По результатам категорий можно гораздо точнее описать среднегодовой летный день, учитывая распределение пролетов и по типам ВС и по виду ВПО.
• При необходимости в расчет могут быть добавлены другие категории, например, связанные с уровнями воздействия шумовых событий на территории аэродрома. Или другие типы ВС.

Ниже приведены скриншоты расчетов на калькуляторе 20444 для взлета, посадки и всех полетов

Расчет для ВПО «взлет».

Расчет для ВПО «посадка».

Расчет для всех ВПО.

Расчет, основанный на измерениях максимального уровня звука, времени звучания пролета и их эмпирической связи с уровнем звукового воздействия, во всех случаях дал завышенное значение эквивалентного уровня звука АШ и его оценочного уровня по сравнению с прямым измерением УЗВ тех же пролетов.

Определение АШ с помощью измерений уровней звукового воздействия пролетов и других операций с разделением на необходимые для данной КТ категории по создаваемому шуму (типы ВС, виды ВПО, наземные операции и т.п.) дает наиболее точный результат и позволяет детальную привязку к среднегодовой активности авиа событий для ночного и дневного времени суток.

Изменения активностей учитываются расчетным путем без дополнительных измерений. При необходимости учета новых категорий дополнительные измерения достаточно провести только для их событий.

Метод измерения эквивалентных уровней звука и эквивалентных уровней звукового давления за период оценки по составляющим событиям оформлен в виде аттестованной МИ ФР.1.36.2017.27209, входящей в сборник аттестованных МИ компании НТМ-Защита. МИ могут быть использованы не только с приборами компании НТМ, но и с другими СИ соответствующего класса.

Для расчетов в свободном доступе на сайте есть калькулятор 20444.