Hlukové znečištění letadel se týká hluku produkovaného letadlem za letu, který je spojován s několika negativními zdravotními účinky způsobenými stresem, od poruch spánku po kardiovaskulární onemocnění [1] [2] [3] . Vlády zavedly rozsáhlé kontroly, které se vztahují na konstruktéry, výrobce a provozovatele letadel, což vede ke zlepšení postupů a snížení expozice hluku.
Hluk se dělí do tří kategorií:
Hluk letadel vzniká ve všech fázích provozu letadla. na zemi, když stojí, například pomocí pomocných energetických jednotek; při pojíždění; při akceleraci od vrtule a výfukových plynů proudových motorů; při vzletu, letu nebo přistání. Pohybující se letadlo, včetně proudového motoru nebo vrtule , způsobuje stlačování a řídnutí vzduchu, což způsobuje pohyb molekul vzduchu. Tento pohyb se šíří vzduchem jako tlakové vlny. Pokud jsou tyto tlakové vlny dostatečně silné a v rámci slyšitelného frekvenčního spektra, je slyšet zvuk. Různé typy letadel mají různé hladiny hluku a frekvence. Hluk pochází ze tří hlavních zdrojů:
Velká část hluku v letadlech poháněných vrtulí pochází stejnou měrou z vrtulí a aerodynamiky. Hluk vrtulníku je aerodynamicky indukovaný hluk od hlavního a ocasního rotoru a mechanicky indukovaný hluk od hlavní převodovky a různých převodových obvodů. Mechanické zdroje vytvářejí úzkopásmové špičky vysoké intenzity spojené s rychlostí rotace a pohybu pohyblivých částí. Z hlediska počítačové simulace lze hluk z pohybujícího se letadla považovat za liniový zdroj .
Letecké motory s plynovou turbínou ( proudové motory ) jsou zodpovědné za většinu hluku letadla během vzletu a stoupání, jako je hluk motorové pily, který vzniká, když konce lopatek ventilátoru dosahují nadzvukové rychlosti. S rozvojem technologií pro snížení hluku však bývá tělo letadla při přistávání hlučnější.
Většina hluku motoru je způsobena hlukem proudového motoru, ačkoli turboventilátory s vysokým obtokovým poměrem mají značný hluk ventilátoru. Vysokorychlostní proud vycházející ze zadní části motoru má vlastní nestabilitu smykové vrstvy (pokud není dostatečně tlustá) a valí se do prstencových vírů. Později přechází v turbulence. Hladina akustického tlaku spojená s hlukem motoru je úměrná rychlosti proudu (vysoký výkon). Proto i mírné snížení rychlosti výfuku povede k výraznému snížení hluku trysky [4] .
Aerodynamický hluk vzniká prouděním vzduchu kolem trupu letadla a řídicích ploch. Tento typ hluku se zvyšuje s rychlostí letadla a také v malých výškách kvůli hustotě vzduchu. Proudové letouny vytvářejí mnoho aerodynamického hluku . Nízko letící, vysokorychlostní vojenská letadla produkují obzvláště hlasitý aerodynamický hluk.
Tvar nosu, čelního skla nebo vrchlíku letadla ovlivňuje produkovaný zvuk. Velká část hluku letadel poháněných vrtulí je aerodynamického původu kvůli proudění vzduchu kolem lopatek. Hlavní a ocasní rotory vrtulníku také vytvářejí aerodynamický hluk. Tento typ aerodynamického hluku je převážně nízkofrekvenční, určený rychlostí rotoru.
K hluku obvykle dochází, když proudění vzduchu míjí objekt na letadle, jako jsou křídla nebo přistávací zařízení. Obecně existují dva hlavní typy hluku tělesa letadla:
Systémy přetlakování a klimatizace v kabině a kabině jsou často hlavním zdrojem hluku v kokpitech civilních i vojenských letadel. Jedním z nejvýznamnějších zdrojů hluku v kabině komerčních proudových letadel, kromě motorů, je však pomocná energetická jednotka (APU), palubní elektrický generátor , používaný v letadlech ke spouštění hlavních motorů, obvykle se stlačeným vzduchem , ak poskytovat elektrickou energii, když je letadlo na zemi. Přispívat mohou i další domácí letecké systémy, jako například specializované elektronické vybavení v některých vojenských letadlech.
Letecké motory jsou hlavním zdrojem hluku a během vzletu mohou překročit 140 decibelů (dB). Během letu jsou hlavním zdrojem hluku motory a vysokorychlostní turbulence nad trupem [6] .
Zvýšená hladina hluku má zdravotní důsledky . Zvýšená hladina hluku na pracovišti nebo jiný hluk může způsobit ztrátu sluchu , hypertenzi , koronární nedostatečnost , podráždění , poruchy spánku a sníženou školní výkonnost [7] . Ačkoli k určité ztrátě sluchu dochází přirozeně s věkem [8] , v mnoha rozvinutých zemích je expozice hluku dostatečná k tomu, aby způsobila celoživotní ztrátu sluchu [9] [10] . Zvýšená hladina hluku může vyvolat stres, zvýšit počet pracovních úrazů a podněcovat agresivitu a jiné antisociální chování [11] . Letištní hluk je spojován s vysokým krevním tlakem [12] . Hluk letadel zvyšuje riziko infarktu [13] .
Rozsáhlou statistickou analýzu zdravotních účinků hluku letadel provedl koncem 21. století Bernhard Greiser pro Umweltbundesamt, německý ústřední úřad pro životní prostředí. Zdravotní údaje od více než milionu obyvatel kolínského letiště byly analyzovány na zdravotní účinky korelované s hlukem letadel. Výsledky byly poté upraveny o další vystavení hluku v obytných prostorách a socioekonomické faktory, aby se snížilo možné zkreslení údajů.
Německá studie zjistila, že hluk letadel jednoznačně a výrazně poškozuje zdraví. Například průměrná denní hladina akustického tlaku 60 decibelů zvyšuje koronární srdeční onemocnění o 61 % u mužů a 80 % u žen. Dalším ukazatelem je, že průměrná noční hladina akustického tlaku 55 decibelů zvýšila riziko srdečního infarktu o 66 % u mužů a 139 % u žen. Statisticky významné zdravotní účinky však začaly již při průměrné hladině akustického tlaku 40 decibelů [14] .
Federální úřad pro letectví (FAA) reguluje maximální hladinu hluku, kterou mohou jednotlivá civilní letadla vydávat, tím, že vyžaduje, aby letadla splňovala určité normy certifikace hluku. Tyto normy označují změny požadavků na maximální hladinu hluku označením „etapa“. Americké hlukové normy jsou definovány v Kodexu federálních předpisů (CFR), Hlava 14, Část 36 – Normy hluku: Typ letadla a certifikace letové způsobilosti (14 CFR Část 36). FAA uvádí, že maximální denní a noční průměrná hladina hluku 65 dB je v rozporu s obytnými oblastmi. Komunity v postižených oblastech mohou mít nárok na zmírnění, jako je zvuková izolace [15] .
Hluk letadla také ovlivňuje lidi v letadle: posádku a cestující. Hluk v kokpitu lze studovat s cílem řešit expozici na pracovišti a zdraví a bezpečnost pilotů a palubních průvodčích. V roce 1998 bylo 64 pilotů komerčních aerolinií dotazováno na ztrátu sluchu a tinnitus [16] . V roce 1999 provedl NIOSH několik hlukových průzkumů a hodnocení zdravotních rizik a zjistil, že hladiny hluku překračují doporučený expoziční limit 85 A-vážených decibelů po dobu 8 hodin [17] . V roce 2006 byly hladiny hluku uvnitř Airbusu A321 během plavby zaznamenány kolem 78 dB(A) a během pojíždění, kdy motory letadla produkují minimální tah, byly hladiny hluku v kabině zaznamenány na 65 dB(A) [18] . V roce 2008 studie letušek ve Swedish Airlines zjistila průměrnou hladinu akustického tlaku 78–84 dB(A) při maximální expozici vážené A 114 dB, ale nezjistila žádné zásadní posuny prahových hodnot [19] . V roce 2018 studie hladin zvuku naměřených u 200 letů zastupujících šest skupin letadel zjistila hladiny hluku médií 83,5 dB(A), přičemž u některých letů byly hladiny až 110 dB(A), ale pouze o 4,5 % nad doporučeným NIOSH 8 -hodina TWA 85 dB(A) [20] .
Ukázalo se, že simulovaný hluk letadla o 65 dB(A) nepříznivě ovlivňuje lidskou paměť a sluchovou paměť [21] . Jedna studie porovnávající účinky hluku letadla s účinky alkoholu na poznávací schopnosti zjistila, že simulovaný hluk letadla o 65 dB(A) měl stejný účinek na sluchovou paměť lidí jako intoxikace při hladinách alkoholu v krvi (BAC) 0,10 [22] . BAC 0,10 je dvojnásobek zákonného limitu potřebného pro provoz motorového vozidla v mnoha rozvinutých zemích.