Teoriaa

Selvitys suoritetaan kohdistuen tiettyyn lentopaikkaan jonka perustiedot ovat tiedossa.

Perustietoihin kuuluvat paikkaa käyttävien ilma-alusten tyypit ja operointi määrät ja operointi menetelmät.

Ilma-alusvalikoima vaikuttaa lopputulokseen, ja se pitäisi pystyä määrittelemään edustamaan tyypillistä käyttäjäkuntaa. Lentopaikkaa kotikenttänä pitävät koneet ovat todennäköisesti suurimman melukuorman aiheuttajat ja ne on saatava kaikki selvitettyä. Samoin näiden koneiden operointimäärät ovat selvitettävissä aikaisempien vuosien matkapäiväkirjamerkinnöistä. Koneyksilön omistussuhteet ja/tai muista syistä voidaan myös arvioida koneen käyttöprofiilia. Esim matkalentoihin käytettävän lentokoneen toiminta on kentältä pois ja kentälle tulo muualta (esim 1 operaatio per 2 lentotuntia). Kun taas koulukoneen toiminta on laskukierrospainotteista (esim 5 operaatiota per lentotunti). Purjekoneiden hinauskone / laskuvarjohyppykoneen toiminta on selkeästi taas erilaista ollen nousua tietyllä kuviolla melko korkealle ja sieltä alas tuloa.

Ilma-aluskohtaiset meluarvot on selvitettävissä joko julkisista lähteistä (tyyppihyväksyntätodistukset, melutodistukset, jne) tai sitten poikkeustapauksissa ne on mittava. Mittaus voi olla ainoa tapa, jos koneeseen on tehty meluun vaikuttavia muutoksia (esim äänenvaimennin).

Koska tavoite on oikea tieto, myös hiljaiset koneet on laskettava mukaan, eikä tyytyä pelkästään huonoimmalla (meluisimmalla) lentokoneella tehtäviin arvioihin.

Operointimenetelmät ovat joko jo julkaistuja lentomenetelmiä/rajoituksia tai sitten ne joudutaan luomaan.

Koska haluttu selvitys on pitkän ajan melurasitus, on lentopaikan eri kiitoratojen käyttö selvitettävä. Tämä joko kentän kirjanpidon mukainen historiallinen arvo tai sitten yleisten tuulitietojen perusteella tehty arvio (koska pilootti valitsee mielellään aina vastatuuleen toimimisen).

Käsitteet

LAE = äänialtistustaso. Se kuvaa melutapahtuman äänienergiaa. (ISO 1996/1)

LAFmax = A-taajuuspainotettu ja F (Fast) aikapainotettu enimmäistaso. Se tarkoittaa mittausaikana vallinnutta suurinta äänenpainetasoa.

Lentokoneiden LAFmax arvot ovat tiedossa olevia arvoja, jotka löytyvät esimerkiksi tyyppitodistuksesta. Mutta LAE arvot eivät ole.

LAFmax arvosta saadaan laskettua ohi-/ylilennon LAE - arvot kun tiedetään lentonopeus.

Geometriasuureiden symboleja joita käytetään jatkossa:

Melun häiritsevyys ilmaistaan ekvivalenttiäänitasona. Tämä kuvaa sitä melurasitusta, mikä ympäristöön kohdistuu ja se ottaa huomioon äänen huippuarvon lisäksi sen keston.

Lentokoneiden LAFmax arvoissa on pienenä ongelmana, että virallinen melumittausmenetelmä on muuttunut. Melumittauksien normi on muuttunut ja perustuu lentokoneen alkuperäisen tyyppihyväksynnän hakuvuoteen. Potkurikoneilla muutos on edellisen kerran tapahtunut 1988. Samoin konetyypillä voi olla hyväksyttynä meluarvona myös jollain muulla kuin ICAO Annex 16 mukaisella menetelmällä mitattu meluarvo. Näin erityisesti kansallisesti hyväksyttyjen normien mukaisesti toimittaessa (kuten Suomessa).

Näiden arvojen yhteensovittaminen on suoritettava ennen kuin niitä voi käyttää samassa meluselvityksessä.

Karkeasti ennen vuotta 1988 tyyppitodistusarvot ovat mitattu 300 metrin ylilennosta suurimmalla jatkuvalla teholla. Jälkeen 1988 mitattu arvo on nousussa suurimmalla sallitulla teholla mitattu arvo.

Laskentamenetelän yhteenveto

Lentopaikan melumallia varten tehdään laskelmat, joissa:

• Määritellään yksitäisen lentokoneen aiheuttama äänialtistus kaikissa laskenta-alueen laskentapisteissä
• Edellä oleva määrittely suoritetaan lentokoneen lentoradan kaikista pisteistä.
• Tämä suoritetaan kaikille ajanjakson lennoille, ja näin saadut yksittäiset äänialtistuksen summataan yhteen.

äänialtistustaso LAE määritellään yhtälöstä

jossa:

• t1 on tarkasteluajan alkuhetki
• t2 on tarkasteluajan loppuhetki
• t0 on vertailuaika 1 s
• LpAt on tarkasteltavan äänen A-äänitason hetkellisarvo [dB]

Kun tiedetään lentokoneen etäisyys tarkastelupisteestä, tälle äänitasolle voidaan tehdä etäisyydestä johtuva vaimennustekijän määritys. Äänen vaimennus ilmassa on erilainen kuin maaston yli kantautuvalla. Suoraan ilmasta tuleva ääni vaimenee vähemmän. Eli vaimenemiseen vaikuttaa se kulma mistä ääni saapuu tarkastelupisteeseen.

Lentokoneen melutaso

Laskentaa varten tarvittava tieto lentokoneen melusta on etäisyydestä riippuvan melutason. Eri konetyypeillä ei voida käyttää samaa vaimenemismallia, koska eri taajuiset äänet vaimenevat eri tavalla. Korkeampi ääni vaimenee nopeammin kuin matala ääni. Ja vaikutus on aika voimakas. Tyypillinen potkurikoneen ääni on taajuudeltaan noin 80 Hz. Jos äänen taajuus olisi 160 Hz sen vaimeneminen tapahtuisi kolme kertaa voimakkaammin. Lisäksi tarvitaan tieto miten melu muuttuu eri tehoasetuksilla. Tässäkään pitää käyttää kohtuullisen oikeaa tietoa, koska tehoasetus voi muuttaa äänen taajuutta, ja sitäkautta sen vaimenemisominaisuuksia.

Maassa koettu lentokoneen meluun vaikuttaa siis lentokoneen etäisyys. Etäisyyteen vaikuttaa millä korkeudella lentokone on, joten tarvitaan myös tieto lentokoneen suorituskyvystä. Maaston suhteen suorituskykyyn vaikuttaa myös tuuli. Kovaan vastatuuleen lentokone nousee (maaston suhteen) nopeammin kuin tyynessä.

Lentokoneen lentoprofiili

Mallinnuksessa lentokoneen lentoprofiili on oltava tiedossa. Lentoprofiilissa on lentokoneen paikka (lähtöpisteestä), korkeus ko kohdassa, nopeus ko kohdassa ja käytetty tehoasetus. Esimerkiksi Cessna 172 nousuprofiili matkalennolle lähdettäessä on seuraavanlainen:

Jokaiseen lentotoimintaan tarvitaan tietenkin oma lentoprofiili. Tuolle C172 koneelle on tyypillisesti yllä olevan lisäksi, matkalennolta saapumisprofiili ja laskukierrosprofiili.

Lentokoneen melujälki

Kustakin lentokoneesta tarvitaan eri lentotiloja vastaavat melutiedot. Lentoonlähtötilassa lentokoneen moottori toimii suurella teholla ja lentokone lentää lentoonlähtöasussa. Melu on erilainen kuin sama kone laskutilanteessa. Ja koska tyypillisesti näissä koneissa on kiintopotkuri, saman melutiedon käyttö startissa, vaakalennossa ja lähestyessä ei antaisi oikeaa tulosta. Seuraavissa kuvissa on C172 Sound Exposure Level melu dB(A) arvo, nämä arvot ovat tällä koneissa melumallin perusta.

Huomaa että SEL meluarvo ei ole sama kuin maksimi havaittu arvo, joille löytyvät sitten omat arvot. Mallinnuksessa käytettävät meluarvot on tapana ryhmittää, eli samantapaiset koneet mallinnetaan käyttäen samoja meluarvoja. Samantapaisuus tarkoittaa melun kannalta lähellä toisiaan olevat joilla myös suoritusarvot ovat samantapaiset. Esimerkiksi Rotax 912 moottorilliset ultrat niputetaan samaan ryhmään.

Linkkejä

Mainittu ECAC.CEAC Doc 29

Lentokoneiden meluarvoja, Eurocontrol ANP

EASA:n melutietoja. Sivulle, pienten koneiden meluarvoja.

FAA:n lentokone melutietoja