基于飞行程序的机场噪声评估

朱志聪 何光勤

基于飞行程序的机场噪声评估

朱志聪 何光勤

机场航空噪声问题日益突出。通过研究国内外的飞机噪声评价指标，采用昼夜等效声级代替原评价量，建立新的评价指标，采用分段法建立飞行程序评估模型。用此模型对德宏芒市改建后的机场跑道进行噪声影响评估，并与实际测得的噪声值比较。结论表明，新的指标确立的模型更加科学可靠，并对飞机程序噪声评估研究有一定的现实意义。

我国进入20世纪以来，民航运输业取得了巨大的发展，新建和改扩建了许多机场。随着机场的增多，机场噪声问题成为机场环境问题中一个最为突出的问题。噪声问题对机场的可持续发展造成了很大的影响。近年来，国内对机场噪声的研究也越来越多，在新建和改扩建机场的时候，需要对机场噪声的影响进行评价。

该文主要通过对国内、外已经提出的十几种飞机噪声评价指标进行全面的介绍和深入分析。采用新的评价指标，基于飞行程序设计出的飞行航迹，对飞机在该航迹上的产生的噪声进行评估，构建出飞行程序噪声评估模型。最后，用该模型对某机场扩建项目进行现状评价。

飞机噪声评价原理

机场噪声评价量与控制标准

国内现在主要使用国际民航组织推荐的计权等效连续感觉噪声级（LWECPN）作为机场噪声评价量，其表达式为：

其中：N1为昼间（07：00～19：00）的飞行架次数；

N2为晚间（19：00～22：00）的飞行架次数；

N3为夜间（22：00～07：00）的飞行架次数；为 N次飞行的有效感觉噪声级的能量平均值，用下列公式计算：

该评价量使用计权等效连续感觉噪声级计算机场一段时间内的所有机型累积飞行事件的噪声值，对夜间、晚上的飞行量进行了计权，同时考虑了飞机噪声纯音的修正，确定了飞机噪声在评估点的平均效果。使用LEPN计算某种型别飞机在其中一次飞行时的产生的噪声值，即单次噪声的极大值。单纯就机场噪声评价来说，具有合理性。但该评价量也有明显的缺点，即不方便直接测量，计算复杂，而且指标不能更好的理解和执行。

我国的《声环境质量标准》采用的是昼间等效声级Ld和夜间等效声级Ln，与现行机场噪声评价量LWECPN的标准数值有一定的差别，两者之间不易换算，处于机场噪声干扰的居民经常把这两者混为一谈。同时查阅文献资料可知，国外的机场大多采用作为标准的机场噪声评价量。

因此我们可以根据机场噪声特点和噪声评价量的确定原则，采用昼夜等效声级代替原评价量LWECPN。同时考虑到飞机运行特点，夜间加入10dB 的补偿量后用一个单一评价量表示，这样形式上更简单，更容易计算。假设在满足一定条件下（忽略纯音修正，因此

的差值取决于时间段的划分以及各时间段内的飞行架次。

我国现行的机场噪声控制标准由GB 9660-88确定，该标准用于评价特定活动对特定区域内敏感目标的影响，它规定一类区域（文教区、特定住宅区、居住区）执行LWECPN≤70dB的标准；除一类区域外的生活区执行LWECPN≤75dB的标准。

飞行程序噪声评估模型

仪表飞行程序是为航空器运行规定的在机场内按一定的顺序进行一系列的航迹飞行，其目的是保证航空器在进离场和进近阶段的安全和顺畅，并提高经济效益。机场噪声主要由航空器的飞行噪声构成，同时机场噪声是由多个噪声事件共同组成。所以，要建立机场飞行程序噪声的评估模型，计算其噪声值并与实际监测的数值比较。模型的建立主要有分段法、仿真法、和最靠近点法。

在飞行程序设计时需要建立合适的直角坐标系，获得飞机与评估点的相对位置关系。假设以跑道入口的中点为原点，x轴与跑道中线延长线一致，跑道入口前x值为正值，入口之后为负值；y轴过原点与x轴垂直，在进近航迹的右侧为正值，左侧为负值；z轴为过原点的竖轴，以入口标高为零，高于入口平面时z值为正值。沿 x 轴坐标从-10000至10000每隔200m，y轴坐标从-2000至2000每隔100m设置一个评估点。评估点的坐标用飞行程序设计建立的直角坐标系表示，可以得到该点的方位与高度信息。因此该点的斜距D可以用公式表示：式中：θ为飞机爬升或降落时与地面所成的角度。

噪声值的计算主要由航空器噪声特性（ANP）数据库提供数据，包括进离场数据，各机型的性能数据，噪声特性数据（Noise Performance Data，NPD）等。噪声特性数据及各机型性能数据要求按照基准条件给出。并根据《国际民用航空公约》的附件16提供的各机型飞机允许噪声标准（如表2所示），建立飞机航迹和噪声之间的关系式：LEPNi=αi+βi•Di。其中LEPNi表示有效感觉噪声值，αi，βi表示噪声距离特征系数，Di表示航迹点i的斜距。

最后我们采用分段法，对飞行程序设计出的航迹进行分段，结合不同机型，提取该航迹的速度、高度、距离信息，并确定斜距D，再通过NPD得出的数据来计算在非均匀航迹下评估点的噪声值。计算飞行程序产生的噪声，航迹是由多个连续的直线段构成，单事件中的最大噪声级就是各直线分段噪声级的最大值；对于整个噪声时间的累积噪声级可有各分段噪声级累加得到。从而建立了飞行程序噪声评估模型，并进行噪声影响评价和比较。

表2　飞机允许噪声标准

表3　预测和实测结果比较（） 单位： dB

表3　预测和实测结果比较（） 单位： dB

评估点1 2 3 4 5 6 7 8周平均实测结果88.6 83.7 81 68.1 67.4 81.5 80.8 84.9当天实测结果87.5 81.6 79.5 69.7 68.6 81.5 78.4 85.2 LWECPN评估值97 92 86 79 76 91.2 88 91评估值84 79 73 66 63 78.2 75 78

图1　德宏芒市RWY23 离场程序设计

图2　德宏芒市RWY23 离场程序保护区设计

德宏芒市机场噪声评估

德宏芒市机场基础数据

芒市机场位于德宏芒市的西南角，距芒市广场大概6.6km，跑道长度为2200m，方向为05/23。机场海拔为877m。在机场周围5km以外均为山区，地势起伏较大。机场磁方位72°、40km处有座大雪山，在航站区域内，标高3001m。机场西南方向净空较好，因此，23离场为主要离场方式。对德宏芒市机场某一日所有离场航班起飞架次和使用机型统计如表1所示：

表1　

芒市机场23离场飞行程序及保护区设计

近年来芒市机场发展很快，需要对机场进行改扩建。修改后的23跑道仪表离场程序如图1所示。描述如下：从RWY23跑道末端离场，飞至D3.5LUM，右转转向芒市VOR/DME台，过台高度1800m以上。爬升梯度：由于受西南方高山影响，起飞和转弯为4.8％，过台后为3.8％。速度限制：350KM/H。

根据德宏芒市机场改建项目，我们可以得到南延后23跑道传统离场的航迹，然后画出23跑道传统离场保护区图，通过离场坡度可以得到23离场的垂直剖面数据。保护区内部就是航空器可能出现的区域，出现几率逐渐向外递减。用建立的飞行程序评估模型对该机场的进行评估，将评估所得结果与飞机噪声现状监测值进行比较（ 如表3所示） ， 结果证明评估结果与监测值更接近。

小结

通过对国内、外的飞机噪声评价指标进行介绍和分析，深入研究我国使用的机场噪声评价指标LWECPN，根据机场噪声特点和噪声评价量的确定原则，采用昼夜等效声级代替原评价量LWECPN。然后用航迹分段的方法建立飞行程序评估模型。以德宏芒市机场改建后的跑道进行噪声评估，通过比较可知，采用新的指标预测到的噪声值与实际调查的结果吻合度更好。采用新的评价指标，能够更直观地反映飞机噪声大小及影响程度。基于飞行程序建立机场噪声模型对于机场噪声研究具有一定的实际价值和指导意义。同时，需要进一步根据噪声的评估结果和机场的实际情况，采取减噪程序、区域导航、土地利用等措施，改善机场的噪声状况。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.24.012