飞机噪声

随着航空事业的发展，飞机噪声危害程度日益严重，不仅直接影响空、地勤人员的身体健康，而且污染机场周围环境，已成为一种城市公害。
噪声的物理学度量和主观评价 人们不需要或不愿听的声音即是噪声，常用声压和频率来表征其声学特征。声压是媒质中有声波传播时的压强与无声波传播时的静压强之差，其绝对单位是“帕”(Pascal,Pa)，亦可用“微巴”(1Pa=10μbar)。大功率发动机噪声的声压和人耳刚能察觉的声压之间，可相差一百万倍以上。为了简化处理，常用声压同基准声压(2×10-5Pa，是1000Hz的听阈声压)比值的对数表示，称“声压级”。声压级的单位是“分贝”(dB)，其数学表达式为：

式中： L_p—声压级，P—声压，P₀—基准声压。由式(1)可知，声压每增加一倍，声压级增加6dB; 声压每增加10倍，声压级增加20dB (参见图1)。声压级按对数法则运算，即按照能量迭加规律运算。频率为声波每一秒钟振动的次数，单位是“Hz”。人耳可闻声的频率范围在20～20000Hz之间，称“声频范围”。低于此范围者称“次声”，高于此范围者称“超声”。为了便于处理，一般将宽广的声频范围划分为若干个小的频段，即“频带”或“频程”。最常用者系“倍频程”和“1/3倍频程”。倍频程是两个频率之比为2:1的频程。如某一倍频程的中心频率为fc，上下限频率分别为f2、f₁，则f_c＝, f₂＝2f₁。在噪声测量中常用63～8000Hz八个中心频率的倍频程。把一个倍频程分成三段，即为1/3倍频程，一般常用50～10000Hz 24个中心频率的1/3倍频程。

图1 声压和声压级的换算

人对声音强弱的主观度量是“响度”，它与声压及频率有关。声压级相同而频率不同的声音，人耳感觉是不一样“响”的。根据人耳这种感觉声音的特性，引出与频率有关的“响度级”，单位是“方”(phon)。选取1000Hz的纯音为基准音作比较，得出20～15000Hz频率范围内的等响曲线(见图2)。每条等响曲线上，1000Hz纯音的声压级(dB值)即为响度级（方值）。

图2 纯音等响曲线(引自ISO/R 226-1961)

图3 Kryter等噪度曲线(引自Kryter,1970)

对飞机噪声的主观评价，通常用“感觉噪声级”(PNL)，单位是“PNdB”。在计算感觉噪声级的过程中，还需要引进“噪度”的概念。噪度的单位是“呐”(Noy)。用等噪度曲线(见图3)可求得噪度（呐值），其公式为：
　噪度（呐）=N_m+f (Σ₁N₁-N_m)　(2)
式中： N_i—第i个呐值，N_m—最大呐值，f—常数 (使用倍频程时，f=0.3; 使用1/3倍频程时，f=0.15)。求得噪度后，即可计算出感觉噪声级，其公式为：
　PNL=40+33 lgN(PNdB)　(3)
式中N为噪度（呐值）。
飞机噪声的特性及测量 飞机噪声由发动机噪声和飞机附面层空气湍流造成的空气动力噪声组成。不同种类飞机所产生的噪声，其强度和频谱有很大差别。喷气机在地面发动时，舱外噪声的总声压级可高达130～140dB(见表1)。由于这类飞机的座舱都具有密封条件，故可使舱内噪声降低。大型喷气客机以巡航速度飞行时，舱内噪声的总声压级为： 四发动机的窄机身客机，75～85dB(A)；宽机身客机，72～84dB (A)。螺旋桨飞机和直升机地面发动时的舱外噪声为115～125dB，而舱内噪声则远远高于喷气机，其总声压级可达115～119dB (见表1)。在频率分布上，螺旋桨飞机和直升机以低频为主。由螺旋桨及主旋翼产生的大量声能主要集中在500Hz以下的频区，而少量500Hz以上的声能则由发动机产生。喷气机的频谱范围广泛 (20～10000Hz)，其中800～10000Hz的高频部分产生于风扇压缩器，800Hz以下的低频部分则由发动机喷气流产生。
飞机噪声一般用精密声级计测量，除测量总声级外，还需进行频谱分析。通常的噪声频谱分析是用恒定百分比带宽滤波器，如倍频程滤波器、1/3倍频程滤波器等。通过这些滤波器可得到倍频程或1/3倍频程声压级。另外一种表示噪声频谱特性的方法是用电子学的“计权网络”(weighting network)。较先进的精密声级计中，一般均备有A、B、C三种网络的频率响应曲线分别相应倒置的40方、70方、100方纯音等响曲线。D网络的频率响应曲线则对应倒置的40呐等噪曲线。一般噪声测量常用A网络，因为它最符合人耳对声音感受的特性。由A网络测得的声压级为“A声级”，记作“分贝(A)” (dB(A))。测量飞机噪声，除用A网络外，还常用D网络，由此测得的D声级再加上7分贝就可得出飞机噪声的感觉噪声级。
噪声对人体的影响 噪声对人体的作用不仅会影响听觉功能，甚至可造成听觉器官的损伤。对中枢神经、心血管、消化、内分泌等系统亦有不良影响，其程度与噪声的声压级、频率、作用时间以及个体的敏感性等有关。对听觉器官的影响 主要引起听力损失。可完全恢复者为“暂时性听力损失”，或称“暂时性阈移”。如果人耳受到高强度或长时间的噪声刺激，听觉器官发生器质性病变，造成不可逆的听力损失，则为“永久性听力损失”，或称“永久性阈移”。噪声引起的永久性听力损失即为“噪声性耳聋”。早期噪声性耳聋，在纯音听力图上呈现典型的噪声性耳聋曲线，多数在4000Hz处出现一个V型凹陷。尔后，听力损失逐渐向较低及较高频率伸展，前者累及语言频率区，造成听取语言的困难。因此，对经常接触飞机噪声的空、地勤人员应有防护措施，并应作定期听力检查，如发现有高频听力下降，应及时改善防护措施，以防病情发展。

表1 几种飞机地面发动时的噪声强度

对机体其他系统的影响 噪声可引起中枢神经系统的不良反应，使大脑功能失调，条件反射异常、脑血管功能紊乱，脑电图上出现枕部α节律抑制等现象。长期反复遭受强噪声的刺激，可使噪声接触者出现烦躁、头痛、多梦、记忆力减退、工作能力降低等神经衰弱状态。噪声还可导致交感神经系统紧张度增高、动脉血压波动、心电图ST-T改变等，以及消化液分泌减少、胃肠蠕动减慢等消化功能失调症状。在噪声影响下，内分泌系统亦可出现变化，主要表现为甲状腺及肾上腺皮质功能紊乱。

表2 可靠语言通讯的语言干扰级

会话距离 (m)	语 言 干 扰 级 (dB)
	正常声	高声	大声	喊 叫
0.15 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 3.6	71 65 59 55 53 51 49 43	77 71 65 61 59 57 55 49	83 77 71 67 65 63 61 55	89 83 77 73 71 69 67 61

噪声时语言通讯的影响 噪声对语言信号有掩盖作用，造成在飞机噪声环境中通话困难。常用“语言干扰级”来判断飞机噪声对语言通讯的影响。语言干扰级是中心频率为500、1000、2000Hz三个倍频程声压级的算术平均值。当宽带噪声的语言干扰级，低于受话者耳内未畸变的语声有效声压级12dB时，可正确听懂100%的句子。这个噪声级称“可靠语言通讯的语言干扰级”。在噪声环境中，受话者要获得可靠的收听，就需提高语言的声压级。但语言声压级不允许超过110dB，否则不仅不能改善语言清晰度，而且还会引起不适感。飞行人员在飞机噪声环境中进行无线电通话，须佩戴装有受话器的隔声帽、盔和抗噪声送话器，才能得到满意的效果。机上乘员和地勤人员在噪声环境中面对面交谈时，在不同会话距离、会话声大小条件下，为保持可靠语言通讯的语言干扰级可参见表2。
噪声容许标准及其个人防护措施 现在已有数十个国家制订了本国的噪声容许标准，绝大多数以保护听力为目的，其容许噪声级为85～90dB(A)(每日接触噪声环境8小时)。我国试行的工业噪声容许标准规定： 在现有工业、企业条件下，每日接触噪声8小时，容许噪声级为90dB(A); 如果接触噪声时间减少二分之一，容许噪声级增加3dB(A)，但最高不得超过115dB(A)(见表3)。

表3 我国工业噪声容许标准（试行）

每日接触时间 (h)	容许噪声级 dB(A)
8 4 2 1 1/2 1/4 1/8 1/16	90 93 96 99 102 105 108 111
最高不得超过115 dB(A)

飞机噪声为稳态宽带噪声，其性质与工业、企业噪声无本质区别。但飞机噪声常为间断出现，在应用该标准时，须按下式进行评价：

式中： C—接触一次噪声级的时间，T—该噪声级在上表中所规定的容许暴露时间。如果噪声暴露评价不超过1，认为是可容许的。90dB(A)以下的噪声级不列入式中计算。
关于飞机噪声干扰通话，影响智力活动和休息、引起烦恼等方面的噪声标准参见表4。

表4 飞机舱内噪声容许水平(dB A)

通话	无线电通话	智力活动和休息	引起烦恼
70（乘员） 75-80（驾驶员）	75（驾驶员）	40～50	77～78

引自May,1978
为了保护空、地勤人员免受飞机噪声的危害，这些人员在超过容许标准的噪声环境中工作必须佩戴护耳器。飞行头盔与密闭供氧头盔也有较好的隔声效果，是飞行人员良好的耳防护器。对于地勤人员及直升机乘员，一般采用耳罩和耳塞。耳罩的隔声性能较好，但舒适性较差，适用于短时间强噪声环境中佩戴。耳塞，尤其是可塑性

表5 几种护耳器的隔声性能

种类	声 衰 减 值 (dB)
	125 250 500 1000 2000 4000 6000 8000 (Hz)
飞行头盔* 供氧头盔 隔声耳罩 可塑耳塞	14 17 29 32 48 59 — 54 5 5 10 15 25 50 55 60 10 12.5 20 32 42 42 32 — 11 15 19 29 30 35 38 38

* 引自May,1978
耳塞，不但舒适，而且佩戴方便，适合直升机乘员长时间佩戴。特殊情况下，耳罩、耳塞可以同时使用。几种护耳器的隔声性能参见表5。
总之，飞机噪声对空、地勤人员的身体健康和工作效率有一定影响及危害。但只要有关部门充分重视，对空、地勤人员经常进行有关噪声的卫生宣传教育工作，使他们能够严格正确地使用护耳器。对接触噪声人员定期进行体检，发现问题，分析原因，及时采取有效措施。飞机噪声的危害是可以防止的。