Отрицательное воздействие шума на слуховые аппараты человека и животных доказано. Первоначально при воздействии шума свыше предельно допустимого уровня (ПДУ) человек утомляется, у него обостряется слух на высоких частотах, появляется раздражительность, после чего он привыкает и у него начинает падать слух. Длительное воздействие шума свыше ПДУ (свыше 70 ДбА) приводит его к глухоте. Особенно шумы самолета отрицательно воздействуют на обслуживающий персонал аэродромов, работающих при интенсивности шума порядка 2 ПДУ. Медицинские исследования показали, что при интенсивности шума 135…140 дБ начинают вибрировать мягкие ткани носа и горла, возникают вибрации в костях черепа и зубах. В диапазоне интенсивности звука 140…160 дБ начинает вибрировать грудная клетка, мышцы рук и ног. При уровне шума 160 дБ и более происходит разрыв барабанных перепонок.

Следует отметить, что шумы воздействуют на слуховой аппарат через центральную и вегетативную системы человека. Одновременно шумы отрицательно воздействуют посредством тех же систем на его сердечную деятельность, желудок, а значит, являются причиной многих заболеваний.

Основными параметрами звука являются высота, частота и громкость. На основе этих параметров разработано 5 основных акустических критериев оценки воздействия авиационных шумов:

1. максимальный уровень шума с учетом психофизиологической реакции человека: уровень звука L_А (дБА), уровень воспринимаемого шума PNL или PNLT, а также их модификации: эффективный уровень шума, характеризующий действие шума на местности при единичном пролете с учетом продолжительности шума, EPNL, или эффективный уровень звука L_АЕ, дБА;
   

1. суммарное воздействие шума, учитывающее не только максимальные уровни шума при каждом пролете, но и число пролетов за определенный период времени;
   
2. площадь ограничения контуром шума на земной поверхности с заданным максимальным уровнем или критерий суммарного воздействия;
   
3. количество населения, подверженного заметному раздражающему воздействию авиационного шума;
   
4. комплексные или комбинированные критерии, перечисленные выше.
   

Рис.1. Основные направления неблагоприятного воздействия авиационного шума

Первый критерий учитывается при сертификационных испытаниях самолета по шуму. При оценке акустических характеристик самолетов необходимо учитывать стандарты ИКАО и ГОСТ: соответственно EPNL и L_A.

На формирование шумов на приаэродромных территориях в цикле “взлет-посадка” влияют атмосферное давление, температура и влажность воздуха, выпадение осадков, направление и скорость ветра, состояние взлетной полосы, окружающий ландшафт.

Плотность воздуха в большей степени зависит от состояния погоды и атмосферного давления. Неравномерностью состава воздуха и его плотности обусловлена неравномерность распространения звука в окружающей среде, поэтому расчетные значения шумов могут значительно отличаться от замеренных. На распространение звука влияет скорость ветра. Так как скорость ветра растет с высотой, то и скорость звука меняется по высоте. Фронт звуковой волны в этом случае искривляется вогнутостью к земле, поэтому сверху происходит их взаимодействие с ландшафтом. Частично они поглощаются, а оставшийся фронт звуковых волн, огибая препятствия и отражаясь от них, отклоняется вверх. При совпадении частот звуковых волн деформированного фронта и вновь образовавшего при взлете воздушного судна возможны резонансные явления, значительно увеличивающие уровень шума над приаэродромными территориями. На искривление фронта звуковых волн влияет также температура воздуха, значительно меняющаяся с увеличением высоты.

Так как взлет воздушного судна происходит, как правило, против ветра, то фронт звуковой волны отклоняется вверх с образованием области акустической тени, в которой распространяются только сдеформированный фронт звуковой волны. По существу акустическая тень при взлете воздушного судна перемещается впереди него, а основное распространение звука происходит в противоположном направлении от взлета по ветру. Радиус кривизны звуковых лучей на автомобильных дорогах составляет 4…6 км. С учетом того, что при взлете воздушного судна меняется и высота, то радиус кривизны фронта звуковой волны может достигать в этом случае нескольких десятков километров.

Турбулизация воздуха зависит от температуры, вязкости и молекулярной диссипации окружающей среды. При турбулизации потока возрастает хаотичность перемещения звуковых волн, что способствует их большему затуханию. Так как температура поверхности земли и воздуха ночью ниже, чем днем, то и турбулизация потока будет ниже ночью, а это значит, что ночью звук будет распространятся интенсивнее и на большее расстояние.

Величина снижения эквивалентного шума за счет поглощения звуковой энергии в воздухе и почвой при удалении от источника звука определяется:

, (1)

где m – расстояние от источника до точки, м; m_э – эквивалентное расстояние от точки, находящейся на расстоянии 7,5 м от оси взлетной полосы, до исходной точки, в которой замеряется шум, м; 0,5 – коэффициент поглощения звука в воздухе; K_р
– коэффициент, учитывающий рассеивание звуковых волн в зависимости от состояния поверхности (табл.1).

Таблица 1. Изменение коэффициента Кр

Мероприятия по снижению уровня шума на аэродромах разработаны на основе анализа факторов, влияющих на распространение и поглощение звуковых волн.

При планировании полетов необходимо предусмотреть взлетно-посадочные циклы проводить днем, так как ночью звук распространяется интенсивнее. Это обусловлено и санитарно-гигиеническими нормами для селитебных территорий, спальных микрорайонов.

Очевидным решением при проектировании аэродромов является его удаленность от жилой зоны. В этом случае величину снижения эквивалентного шума в зависимости от расстояния до жилой зоны можно рассчитать по формуле (1). Уровень звука также можно снизить, разместив за взлетной полосой зеленый газон, лесные массивы с разрывами. Это позволит снизить уровень шумов на 40…60 дБА, так как осуществляется лучшее поглощение излучаемого и деформируемого фронтов звуковых волн.

Акустический дискомфорт в жилой зоне зависит также от неравномерности циклов “взлет-посадка”.

При проектировании взлетных полос следует в шумозащитных целях использовать естественные элемента рельефа: водоемы, складки местности, лесные массивы. В продолжение взлетных полос следует планировать размещение складов, гаражей и других хозяйственных построек.

Поглощение звуковых волн эффективно осуществляется морской водой. Поэтому взлет и посадку летательных аппаратов предпочтительно производить со стороны моря. Примером могут служить взлетные полосы аэропортов гг.Адлера, Калининграда. Уровень шума снижается в этом случае до 40…50 дБА.

Жилые дома планируется размещать предпочтительно в стороне от оси взлетной полосы аэродрома. В шумозащитных домах окна и балконные двери имеют повышенную звукоизоляцию. Они снабжены специальными вентиляционными устройствами, совмещенными с глушителями шума.

Вентиляционный клапан-глушитель размещается в стене или окне и снижает уровень шума на 20…30 дБА.

Шумозащитные дома ориентируют в сторону источника шума, то есть ось дома располагается параллельно оси взлетной полосы. Кроме того, необходимо также учитывать розу ветров, чтобы направление ветра было бы перпендикулярно оси взлетной полосы, а скорость ветра со стороны аэродрома была бы минимальной.

Звукоизоляция наружных ограждающих конструкций жилого дома зависит от акустических свойств окон. Величину индекса акустической изоляции Rа для окон можно оценить по формуле:

Rа=75- 10lg,
(2)

где Ri – изоляция воздушного шума данной конструкцией окна в i-й третьеоктавной полосе, Li – скорректированные по кривой коррекции А уровни звукового давления “эталонного” спектра шума дБ (табл. 2).

Таблица 2. Уровни звукового давления в третьеоктавной полосе

Анализ данных показывает, что уровень шума на приаэродромных территориях в зависимости от категории (06) шумозащитного окна снижается в диапазоне (3…15) (41…45) дБА.