閆國華，張永磊，杜海濤，龐思凱

(中國民航大學(xué)航空工程學(xué)院，天津 300300)

國際民航組織制定了航空器噪聲審定的建議標(biāo)準(zhǔn)—國際民航公約附件16第I卷“航空器噪聲”，把航空器按噪聲水平分成第1、2、3、4章標(biāo)準(zhǔn)的飛機(jī)（即CCAR-36中的第1、2、3、4階段飛機(jī)），要求飛機(jī)在投入運(yùn)營之前，必須進(jìn)行并通過飛機(jī)噪聲適航合格審定，否則不予頒發(fā)適航合格證[1,2]。民航管理當(dāng)局在制定適航噪聲條例時(shí)，不僅需要考慮當(dāng)前及未來一段時(shí)期內(nèi)商用飛機(jī)適航噪聲的總體水平，而且還需要從環(huán)保方面考慮人們對機(jī)場周圍低噪聲污染的需求。目前，國際民航組織正在研究更嚴(yán)格的噪聲標(biāo)準(zhǔn)。為了使我國民用航空器的設(shè)計(jì)制造滿足國際通行的噪聲標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)民族航空工業(yè)的健康發(fā)展，需要及時(shí)根據(jù)更新后的噪聲審定標(biāo)準(zhǔn)對飛機(jī)做相應(yīng)的噪聲適航審定測試。而如今國際民航組織已經(jīng)通過了第4章-7 EPN dB。為使中國民用航空器的設(shè)計(jì)制造滿足國際通行的噪聲標(biāo)準(zhǔn)，需研究更新后的噪聲審定標(biāo)準(zhǔn)。

1 NoSAHG噪聲嚴(yán)格度分析假設(shè)

1.1 NoSAHG噪聲嚴(yán)格小組

為了完成額外的工作，國際民航組織成員同意建立一個(gè)噪聲嚴(yán)格度專責(zé)小組(NoSAHG)，包括WG1，MDG，F(xiàn)ESG和WG3。這個(gè)小組已經(jīng)回顧了第一輪噪聲嚴(yán)格度模型假設(shè)，并在一個(gè)時(shí)間表里選擇測試時(shí)間和在發(fā)展中改進(jìn)完善，但需要在2011年12月30日達(dá)到定義和同意的共識(shí)。照在指導(dǎo)小組會(huì)議上同意的那樣，安排還需要在2012年2月完成第二輪的MDG噪聲嚴(yán)格度分析，在2012年4月完成FESG分析，并且在2012年5月進(jìn)行結(jié)果分析，在2012年6月交給指導(dǎo)小組。

1.2 在噪聲嚴(yán)格度影響下機(jī)隊(duì)的演化

第一輪分析中多達(dá)99種的飛機(jī)可以分為如表1所示的幾種飛機(jī)座位等級(jí)。在飛機(jī)的基線運(yùn)營和機(jī)隊(duì)預(yù)測之間的關(guān)系中，第一輪分析顯示出結(jié)果沒有多大區(qū)別。這十分令人懷疑，飛機(jī)的座位等級(jí)被指定給目前機(jī)隊(duì)是否適合當(dāng)前的運(yùn)營情況。然而，一個(gè)給定的航班的任務(wù)不僅僅與座位構(gòu)型相關(guān)。因此NoSAHG和第二輪分析計(jì)劃認(rèn)為重新定義座位等級(jí)是不可行的。

航程能力是另一個(gè)與飛行任務(wù)相關(guān)的因素。在一些座位等級(jí)，第一輪分析導(dǎo)致短程飛機(jī)被遠(yuǎn)程飛機(jī)所代替。因此，NoSAHG針對某一些特定的座位等級(jí)的飛機(jī)進(jìn)行測試，觀察是否只有完成飛行任務(wù)距離的飛機(jī)才是符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的飛機(jī)。APMT經(jīng)濟(jì)模式已經(jīng)認(rèn)可了EMS與MDMS的模型。在先前的CAEP分析中，無論運(yùn)用那種假設(shè)受測的嚴(yán)格度方案的排序都沒有改變。對于NoSAHG來說，將會(huì)考慮市場份額假設(shè)在其他進(jìn)行的測試中的結(jié)果。雖然有限的機(jī)隊(duì)通過最高嚴(yán)格度測試，但是使用基于成本的MDMS方法有一個(gè)優(yōu)勢就是可以避免選擇較嚴(yán)重的超出航程的飛機(jī)來代替短線航班。

1.3 在噪聲嚴(yán)格度影響下機(jī)隊(duì)的發(fā)展和更替預(yù)測

給飛機(jī)分配座位等級(jí)，傳統(tǒng)上是單個(gè)座位等級(jí)的發(fā)展和更替。因?yàn)楹芮宄?，同樣的飛機(jī)類型會(huì)被運(yùn)營到很多種的座位構(gòu)型，并且由于第一輪的許多異常，引入的替代飛機(jī)是否合適嚴(yán)格度法案就引發(fā)了疑問。雖然選好的座位等級(jí)可以確保總有飛機(jī)可以滿足嚴(yán)格度測試，但是FESG作為座位分級(jí)和分配系統(tǒng)的發(fā)明者已經(jīng)檢查了參考數(shù)據(jù)并同意第二輪分析的分配應(yīng)該注意基于主導(dǎo)的運(yùn)營的座位等級(jí)。然而對于座位需求預(yù)測則要求每個(gè)進(jìn)入G&R的飛機(jī)都要有一個(gè)有界的座位數(shù)。對于第二輪分析，MDG，F(xiàn)ESG和業(yè)界代表共同將合理座位數(shù)的數(shù)據(jù)輸入G&R。

2 CAEP座位等級(jí)分類

2.1 FESG機(jī)隊(duì)預(yù)測座位等級(jí)的分類

CAEP的第一工作組（WG1）和第三工作組（WG3），以及主要的國外民用航空環(huán)境保護(hù)研究組織和機(jī)構(gòu)[3]，在CAEP/5的工作方案（1998年）開始，F(xiàn)ESG就已經(jīng)開始發(fā)展交通及機(jī)隊(duì)預(yù)測的任務(wù)。CAEP/5的席位類別的定義如下：50～99，100～150，151～210，211～300，301～400，401～500，501～600，601～650。單通道的支線噴氣飛機(jī)（>=100個(gè)座位），以210座為上邊界的雙通道飛機(jī)[4]。

對于CAEP/6的工作方案FESG的任務(wù)是開發(fā)一種新的交通和機(jī)隊(duì)預(yù)測。對于這個(gè)任務(wù)FESG在新的預(yù)測中增加了支線噴飛機(jī)市場的增長量和需要覆蓋整個(gè)市場的50個(gè)座位以下的支線噴氣飛機(jī)。同意將低于20個(gè)席位和支線噴氣飛機(jī)拆分為兩個(gè)座椅類別。建議調(diào)整座椅分割線，以配合最低要求的規(guī)定，即每50個(gè)座位需要一個(gè)飛機(jī)乘務(wù)員。這些決定導(dǎo)致的座位被重新定義為如下類別：20～50，51～100，101～150，151～210，211～300，301～400，401～500，501～600和601+。

對于CAEP/8工作方案，座級(jí)為20座以下的商用噴氣機(jī)數(shù)據(jù)加入G＆R數(shù)據(jù)庫和FESG CAEP/8。

2.2 飛機(jī)座位的分配歷史

最初的CAEP/5的分析過程中試圖將飛機(jī)模型劃分在其中一個(gè)的席位類別，但經(jīng)證明多樣性是站不住腳的?？藏悹枴枺–H）機(jī)隊(duì)數(shù)據(jù)庫中的飛機(jī)，最初根據(jù)各航空公司的座位配置被分配到CAEP/5 FESG。因此，在全球范圍內(nèi)，飛機(jī)模型可以屬于多個(gè)席位類別。由國際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)（IATA）提供的CH噪聲成本模型是用于評(píng)估噪聲嚴(yán)格度選項(xiàng)下的成本。不同于CAEP/9輪噪聲嚴(yán)格度分析，CH噪聲成本模型產(chǎn)生的結(jié)果異常是沒有任何意義的。FESG成員希望產(chǎn)生的結(jié)果是有意義的簡化模型。

從CAEP/5開始CAEP建模方法已經(jīng)發(fā)生了很大變化。但是，分析的重點(diǎn)仍然是區(qū)分選項(xiàng)。項(xiàng)目是根據(jù)公開的額定座位數(shù)分配到一個(gè)單座級(jí)飛機(jī)，但是尚未通過審查。

3 噪聲嚴(yán)格度對機(jī)隊(duì)的影響

3.1 噪聲嚴(yán)格度方案

2010年11月經(jīng)航空環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第一工作組的同意，噪聲適航標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格化趨勢分為五種方案，在第四階段噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上降低3 EPNdB（有效感覺噪聲分貝）到降低-11 EPN dB（有效感覺噪聲分貝），實(shí)施日期為2017年和2020年。方案1：Ch4-3（EPN dB）；方案2：Ch4-5（EPN dB）；方案3：Ch4-7（EPN dB）；方案4：Ch4-9（EPN dB）；方案5：Ch4-11（EPN dB）。這五個(gè)等級(jí)的嚴(yán)格程度依次遞

3.2 噪聲嚴(yán)格度對機(jī)隊(duì)影響的解決方案

未來十年左右的時(shí)間，適航噪聲限制有可能進(jìn)一步降低，并有可能在第4階段的基礎(chǔ)上，起飛、邊線及進(jìn)場三個(gè)取證測量點(diǎn)上的總噪聲級(jí)再降低10 EPN dB左右，或是在三個(gè)測點(diǎn)上各降低3 EPN dB左右，以降低機(jī)場周圍的噪聲。

表格2是國航機(jī)隊(duì)有代表性的幾種機(jī)型。飛機(jī)的噪聲適航合格審定具體規(guī)定是，飛機(jī)在起飛、著陸和邊側(cè)三個(gè)測量點(diǎn)，所測得的有效感覺噪聲級(jí)LEPN不得超過飛機(jī)的噪聲鑒定標(biāo)準(zhǔn)值，否則不予頒發(fā)噪聲合格證。根據(jù)國際慣例，將飛越噪聲值（Flyover），邊線噪聲值（Lateral）和進(jìn)近噪聲值（Approach）三者之和作為累計(jì)噪聲值。將飛越噪聲限值（Limit FO），邊線噪聲限值（Limit Lateral）和進(jìn)近噪聲限值（Limit APP）三者之和作為累計(jì)噪聲限值。累計(jì)噪聲限值與累計(jì)噪聲值的差得出累計(jì)噪聲裕度值。也可以通過計(jì)算飛越裕度值（Margin FO），邊線全功率裕度值（Margin Lateral）和進(jìn)近裕度值（Margin APP）三者之和，將其作為累計(jì)噪聲裕度值。如果累計(jì)裕度值大于17，就表示此飛機(jī)滿足第4章-7EPN dB增。在2017和2020年實(shí)施噪聲適航標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格化方案對2026和2036年會(huì)造成影響。如今已經(jīng)開始方案3：Ch-7（EPN dB）。的方案，否則就不符合-7方案。例如，表2飛機(jī)A319裝配CFM56-5B 6/3發(fā)動(dòng)機(jī)，將4.3（飛越裕度值）+4.7（邊線全功率裕度值）+7（進(jìn)近噪聲裕度值）=16（累計(jì)裕度值）。第4章-7方案是在第3章的基礎(chǔ)上實(shí)行的，即累計(jì)裕度值要-10dB，才能滿足第4章的方案。所以累計(jì)裕度值-17才是最終的結(jié)果，16（累計(jì)裕度值）-17=-1，不滿足第4章-7方案。

對于一些座位等級(jí)的飛機(jī)可以通過降噪技術(shù)進(jìn)行降噪。

1）降噪技術(shù)（NRT）施加到的發(fā)動(dòng)機(jī)或機(jī)體改變無發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)（例如機(jī)艙進(jìn)氣和排氣處理，低噪聲設(shè)計(jì)起落架等等）

2）通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)降噪，例如改變的涵道比

3）降噪通過的機(jī)身性能改進(jìn)（改進(jìn)的氣動(dòng)外形或減輕重量）。

但是對于一些即使通過降噪措施仍然不能滿足嚴(yán)格度法案要求的飛機(jī)則需要進(jìn)行飛機(jī)的替換。對于SC-19的飛機(jī)可以用項(xiàng)目飛機(jī)A319-NEO取代A319-1，項(xiàng)目飛機(jī)B737-7 Max取代波音737-7；對于SC-1的飛機(jī)暫時(shí)還沒有項(xiàng)目飛機(jī)可進(jìn)行替代；對于SC-2的飛機(jī)還沒有飛機(jī)可進(jìn)行替代；對于SC-3的飛機(jī)項(xiàng)目飛機(jī)A318-1取代A319-NEO取代，項(xiàng)目飛機(jī)A319-NEO取代A319-1，項(xiàng)目飛機(jī)B737-7 Max取代B737-6，項(xiàng)目飛機(jī)B737-7 Max取代波音737-7；對于SC-4的飛機(jī)項(xiàng)目飛機(jī)A320-NEO取代A 320-2，項(xiàng)目飛機(jī)A321-NEO取代A321-2，項(xiàng)目飛機(jī)B737-8 Max取代B737-8，項(xiàng)目飛機(jī)B737-9 Max取代B737-8 FP，B737-9 ER取代B737-9；對于SC-5的飛機(jī)項(xiàng)目飛機(jī)B767-4 ER只取代B767-2 ER和B787-8(B767-3 ER保留)，項(xiàng)目飛機(jī)A350-8只取代A330-2(A330-3保留)。

表2 國航一些代表性飛機(jī)相關(guān)噪聲值

4 結(jié)語

隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，民用航空的噪聲嚴(yán)格度會(huì)越來越高，因此需要更高的水平來滿足更高的嚴(yán)格度要求。一方面可以通過改進(jìn)航空器自身的設(shè)計(jì)來滿足要求，另一方面可以使用其他已經(jīng)滿足噪聲嚴(yán)格度要求的航空器進(jìn)行替代。但是進(jìn)行這些工作的同時(shí)又要考慮到技術(shù)成本，燃油成本，總體成本，經(jīng)常性成本和非經(jīng)常性成本等各個(gè)方面。非經(jīng)常性成本是考慮了發(fā)動(dòng)機(jī)制造商和飛機(jī)運(yùn)營人。其他利益相關(guān)者（乘客，機(jī)場）也被評(píng)估[5]。這可以運(yùn)用各種經(jīng)濟(jì)成本模型進(jìn)行計(jì)算，例如APMT和FESG等。這些都為民航業(yè)滿足更高要求的嚴(yán)格度要求提供了方便。

如今，國際上已經(jīng)開始實(shí)施第4章-7 EPN dB這一方案，這說明了將會(huì)有很多機(jī)隊(duì)的飛機(jī)將會(huì)被替代，新的飛機(jī)將會(huì)被引入。而今后第4章-9 EPN dB的方案實(shí)施指日可待，因此對民航業(yè)的沖擊將會(huì)更大。

[1]GB9660-1988.機(jī)場周圍飛機(jī)噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]中國民用航空總局適航審定司，中國民用航空規(guī)章第36部航空器型號(hào)和適航合格審定噪聲規(guī)定[S].北京：中國民用航空總局，2005.

[3]ICAO.Environmental technical manual on the use of procedures in the noise certification of aircraft[Z].2008.

[4]Committee on aviation environment protection(CAEP)ninth meeting[Z].2013.

[5]楊尚文.機(jī)場航空噪聲影響評(píng)價(jià)及控制研究[D].天津：中國民航大學(xué)，2008.