32015L0996[1]

A Bizottság (EU) 2015/996 irányelve (2015. május 19.) a 2002/49/EK európai parlamenti és tanácsi irányelv szerinti közös zajértékelési módszerek meghatározásáról (EGT-vonatkozású szöveg)

A BIZOTTSÁG (EU) 2015/996 IRÁNYELVE

(2015. május 19.)

a 2002/49/EK európai parlamenti és tanácsi irányelv szerinti közös zajértékelési módszerek meghatározásáról

(EGT-vonatkozású szöveg)

AZ EURÓPAI BIZOTTSÁG,

tekintettel az Európai Unió működéséről szóló szerződésre,

tekintettel a környezeti zaj értékeléséről és kezeléséről szóló, 2002. június 25-i 2002/49/EK európai parlamenti és tanácsi irányelvre ( 1 ) és különösen annak 6. cikke (2) bekezdésére,

mivel:

ELFOGADTA EZT AZ IRÁNYELVET:

1. cikk

A 2002/49/EK irányelv II. mellékletének helyébe az ezen irányelv mellékletében szereplő szöveg lép.

2. cikk

(1)   A tagállamok hatályba léptetik azokat a törvényi, rendeleti és közigazgatási rendelkezéseket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy ennek az irányelvnek legkésőbb 2018. december 31-ig megfeleljenek. E rendelkezések szövegét haladéktalanul megküldik a Bizottság számára.

Amikor a tagállamok elfogadják ezeket a rendelkezéseket, azokban hivatkozni kell erre az irányelvre, vagy azokhoz hivatalos kihirdetésük alkalmával ilyen hivatkozást kell fűzni. A hivatkozás módját a tagállamok határozzák meg.

(2)   A tagállamok közlik a Bizottsággal nemzeti joguk azon főbb rendelkezéseinek szövegét, amelyeket az ezen irányelv által szabályozott területen fogadnak el.

3. cikk

Ez az irányelv az Európai Unió Hivatalos Lapjában való kihirdetését követő napon lép hatályba.

4. cikk

Ennek az irányelvnek a tagállamok a címzettjei.

Kelt Brüsszelben, 2015. május 19-én.

a Bizottság részéről,

az elnök nevében,

Karmenu VELLA

a Bizottság tagja

( 1 ) HL L 189., 2002.7.18., 12. o.

( 2 ) Az Európai Parlament és a Tanács 2000. május 8-i 2000/14/EK irányelve a kültéri használatra tervezett berendezések zajkibocsátására vonatkozó tagállami jogszabályok közelítéséről ( HL L 162., 2000.7.3., 1. o. ).

( 3 ) Common Noise Assessment Methods in Europe (CNOSSOS-EU) – JRC Reference Report, EUR 25379 EN. Luxembourg: Az Európai Unió Kiadóhivatala, 2012, – ISBN 978-92-79-25281-5

MELLÉKLET

ZAJMUTATÓ-ÉRTÉKELÉSI MÓDSZEREK

A 2002/49/EK irányelv 6. cikkére vonatkozóan

1.   BEVEZETÉS

Az L den és L éjszakai zajmutatók értékeit az értékelési helyen számítással lehet meghatározni a 2. pontban megadott módszer, valamint a 3. pontban ismertetett adatok szerint. A mérési módszereket a 4. pont írja le.

2.   KÖZÖS ZAJÉRTÉKELÉSI MÓDSZEREK

2.1. Általános rendelkezések – Közúti zaj, vasúti és ipari zaj

2.1.1. A mutatók, a frekvenciatartomány és a sávok definíciói

A zajszámításokat a 63 Hz-től 8 kHz-ig terjedő frekvenciatartományban kell definiálni. A frekvenciatartomány eredményei a megfelelő frekvencia-intervallumban értelmezendők.

A számítások a közúti és a vasúti forgalom zaja, valamint az ipari zaj esetén oktávsáv szerint történnek, kivéve a vasúti zajforrás hangteljesítményét, amelynél tercsáv használatos. Az I. függelékben, valamint a 2002/49/EK irányelv 5. cikkében leírtaknak megfelelően a közúti és vasúti forgalom zaja, valamint az ipari zaj esetén az A-súlyozású hosszú idejű átlagos hangnyomásszint kiszámítását a nappali, esti és éjszakai időszakra ezen oktávsávos eredmények alapján, az összes frekvenciára történő összegzéssel kell végezni:

ahol

Zajparaméterek:

Egyéb fizikai paraméterek:

2.1.2. Minőségi keretfeltételek

A bemenő értékek pontossága

Az adott forrás kibocsátási szintjét befolyásoló összes bemenő értéket legalább azzal a pontossággal kell meghatározni, amely a forrás kibocsátási szintjének ± 2dB(A) értékű bizonytalanságát eredményezi (minden más paraméter változatlansága esetén).

Alapértelmezett értékek használata

A módszer alkalmazása során a bemenő adatok a tényleges használatot tükrözik. Általánosságban nem szabad alapértelmezett bemenő adatokra, ill. feltételezésekre hagyatkozni. Az alapértelmezett bemenő adatok és a feltételezések csak akkor elfogadhatók, ha a tényleges adatok összegyűjtése aránytalanul magas költségekkel járna.

A számításokhoz használt szoftver minősége

A számításokhoz alkalmazott szoftvernek az itt leírt módszereknek történő megfelelőséget igazolniuk kell: ehhez az eredményeket tesztesetekkel kell összehasonlítani.

2.2. Közúti közlekedési zaj

2.2.1. A forrás leírása

A járművek besorolása

A közúti közlekedési zajforrást a forgalmat alkotó egyes járművek zajkibocsátásának összessége adja ki. E járművek zajkibocsátási jellemzőik alapján öt különböző kategóriába sorolhatók be:

A kétkerekű gépjárművek esetében két különálló alkategória létezik a segédmotoros kerékpárok, valamint a nagyobb teljesítményű motorkerékpárok számára. Ezek közlekedési stílusa és darabszáma ugyanis általában erősen eltérő.

Az első négy kategória használata kötelező, az ötödik kategóriáé opcionális. Az ötödik kategória azon, a jövőben esetlegesen kifejlesztendő új járművek számára van fenntartva, amelyek zajkibocsátása kellően különbözik ahhoz, hogy külön kategóriát igényeljen. Az ötödik kategóriába tartozhatnak például az elektromos és hibrid járművek, ill. a jövőben megszülető, az 1–4. kategóriától jelentősen különböző járművek.

A különböző járműosztályokról a [2.2.a] táblázatban láthatók részletes adatok.

[2.2.a] táblázat

Járműosztályok

Az egyenértékű hangforrások száma és elhelyezkedése

E módszernél mindegyik járművet (1., 2., 3., 4. és 5. kategória) egyetlen pontszerű hangforrással kell helyettesíteni, amely egyenletesen sugároz a talaj feletti 2? féltérbe. A módszer az útfelületről történő első visszaverődést implicit módon kezeli. Ahogy a [2.2.a] ábrán látható, a pontforrás az útfelület felett 0,05 m-re helyezkedik el.

[2.2.a] ábra

Az egyenértékű pontforrás elhelyezkedése könnyű gépjárművek (1. kategória), nehézgépjárművek (2. és 3. kategória), ill. kétkerekűek (4. kategória) esetében.

A forgalmat vonalforrás helyettesíti. A többsávos utak modellezésénél ideális esetben mindegyik sávot egy-egy, az adott sáv középvonalában elhelyezkedő vonalforrás reprezentálja. Emellett szintén elfogadható, ha a kétirányú utat egyetlen, a középvonalában elhelyezkedő vonalforrással, ill. úttestenként egy, a többsávos út külső sávjában elhelyezkedő vonalforrással modelleznek.

Kibocsátott hangteljesítmény

Általános megfontolások

A forrás hangteljesítménye „félszabad térben” kerül meghatározásra, így a hangteljesítmény tartalmazza a közvetlenül a modellezett forrás alatti talajról történő visszaverődést is ott, ahol nincsenek zavaró objektumok a közvetlen közelben, kivéve a nem közvetlenül a modellezett forrás alatti útfelületről történő visszaverődést.

Forgalom

A forgalom zajkibocsátását vonalforrás reprezentálja, melyet az egyes frekvenciákon mérhető irányított méterenkénti hangteljesítmény jellemez. Ez megfelel a forgalmat alkotó egyes járművek hangkibocsátása összegének, figyelembe véve azt az időt, amit a járművek a vizsgált útszakaszon töltenek. Az egyes járművek forgalomban történő értelmezhetőségéhez forgalmi modellt kell alkalmazni.

Óránként Q m darab, m kategóriába tartozó, v m (km/h) átlagsebességű járművet feltételezve a vonalforrás irányított méterenkénti L W', eq,line,i,m hangteljesítménye az i-edik frekvenciasávban a következőképpen határozható meg:

ahol L W,i,m egyetlen jármű irányított hangteljesítménye. Az L W',m mértékegysége dB (von. 10 – 12 W/m). E hangteljesítményszinteket 125 Hz-től 4 kHz-ig mindegyik i oktávsávra ki kell számítani.

A Q m forgalmi adatot éves óránkénti, napszakonkénti (nappal, este, éjjel), járműosztályonkénti és vonalforrásonkénti átlagként kell kifejezni. Minden kategóriára a forgalomszámlálásból, ill. forgalmi modellekből származó forgalmi adatokat kell bemenő adatként használni.

A v m sebesség egy járműkategóriánkénti reprezentatív sebességérték: legtöbb esetben az útszakaszon megengedett maximális sebesség, ill. a járműkategóriára megengedett maximális sebesség közül az alacsonyabb értékkel egyenlő. Ha helyi mérési adatok nem érhetők el, akkor a járműkategóriára megengedett maximális sebesség használandó.

Különálló jármű

Feltételezzük, hogy a forgalomban az m kategóriába tartozó összes jármű azonos sebességgel halad; ez a sebesség v m , azaz a kategória járműveinek átlagsebessége.

A közúti járműveket egy sorozat matematikai egyenlettel modellezzük, melyek a két fő zajforrást reprezentálják:

Az aerodinamikai zajt a gördülési zajforrás részeként kezeljük.

A könnyű, középnehéz és nehéz gépjárműveknél (1., 2. és 3. kategória) az összesített hangteljesítmény a gördülési és a hajtóműzaj energiaösszegének felel meg. Az m = 1, 2 és 3 vonalforrások összesített hangteljesítményszintje tehát a következőképpen számítható:

,ahol L WR,i,m a gördülési zajból adódó hangteljesítmény--szint, L WP,i,m pedig a hajtóműzajból adódó hangteljesítményszint. Ez minden sebességtartományra érvényes. 20 km/h-nál alacsonyabb sebesség esetén a hangteljesítményszint a v m = 20km/h átlagsebességnél számított értékkel tekintendő egyenlőnek.

A kétkerekű járműveknél (4. kategória) csak a hajtóműzajt kell zajforrásként figyelembe venni:

Ez minden sebességtartományra érvényes. 20 km/h-nál alacsonyabb sebesség esetén a hangteljesítményszint a v m = 20 km/h átlagsebességnél számított értékkel tekintendő egyenlőnek.

2.2.2. Vonatkoztatási feltételek

A forrásokra megadott egyenletek és együtthatók a következő vonatkoztatási feltételek esetén érvényesek:

2.2.3. Gördülési zaj

Általános egyenlet

A gördülési zaj hangteljesítményszintje az i-edik frekvenciasávban az m = 1, 2 és 3 osztályú járműre a következőképpen definiálható:

Az A R,i,m és B R,i,m együtthatókat az oktávsávokban kell megadni minden járműkategóriára, v ref = 70 km/h vonatkoztatási sebesség mellett. A ?L WR,i,m a vonatkoztatási feltételektől eltérő, konkrét út- és járműviszonyok esetén érvényes gördülési zajkibocsátást figyelembe vevő korrekciós együtthatók összegének felel meg:

A ?L WR,road,i,m a 2.2.2 pontban definiált virtuális vonatkoztatási útfelülettől eltérő akusztikai tulajdonságokat mutató útfelület gördülési zaját veszi figyelembe. A ?L WR,road,i,m együttható mind a hangterjedésre, mind a hang keletkezésére gyakorolt hatásokat figyelembe veszi.

A ?L studded tyres,i,m a szöges gumiabronccsal szerelt könnyű gépjárművek magasabb gördülési zaját figyelembe vevő együttható.

A ?L WR,acc,i,m a közlekedési lámpával, ill. körforgalommal ellátott kereszteződés gördülési zaját veszi figyelembe. Az együtthatóban szerepel a sebességváltozásból eredő zaj.

A ?L W,temp a ? ref = 20 °C vonatkoztatási hőmérséklettől eltérő ? átlaghőmérséklet korrekciós együtthatója.

A szöges gumiabroncsokra vonatkozó korrekció

Az olyan esetekben, ahol a forgalomban részt vevő könnyű járművek közül sok az év többhónapos időszakában szöges gumiabroncsokkal van felszerelve, figyelembe kell venni ennek a gördülési zajra gyakorolt hatását. A gördülési zaj sebességfüggő megnövekedését a szöges gumiabroncsokkal szerelt m = 1 kategóriájú járművek mindegyikére a következő egyenlet adja meg:

ahol az a i és b i együtthatókat oktávsávonként kell megadni.

A zajkibocsátás e megnövekedése csak a szöges gumiabroncsokkal szerelt könnyű járművekre, és csak az év egy korlátozott T s időszakában (hónap) érvényes. Ha a Q stud,ratio a szöges gumiabroncsokkal szerelt könnyű járművek számaránya az összes könnyű jármű óránkénti számához képest a T s időszakban (hónap), akkor a szöges gumiabroncsokkal szerelt járművek p s átlagos évenkénti aránya a következőképpen fejezhető ki:

Ebből az m = 1 kategóriájú, szöges gumiabroncsokkal szerelt járművek miatt a kibocsátott gördülési hangteljesítményre alkalmazandó korrekció az i frekvenciasávban:

Az egyéb kategóriákba tartozó járművek miatt nem alkalmazandó korrekció:

A léghőmérséklet hatása a gördülési zaj korrekciójára

A levegő hőmérséklete hatással van a gördülési zajkibocsátásra: a léghőmérséklet növekedésével a gördülési zaj hangteljesítményszintje csökken. Ezt a hatást az útfelületre vonatkozó korrekció foglalja magában. Az útfelületre vonatkozó korrekciókat általában ? ref = 20 °C léghőmérsékletre adják meg. Ha a °C-ban kifejezett éves átlaghőmérséklet ettől eltér, akkor az útfelület zaját a következőképpen kell korrigálni:

A korrekció értéke pozitív (azaz a zaj nő) a 20 °C alatti hőmérsékleteknél, és negatív (azaz a zaj csökken) az afeletti hőmérsékleteknél. A K együttható az útfelülettől és a gumiabroncs jellemzőitől függ, és általában bizonyos frekvenciafüggést mutat. Minden útfelületre a következő általános együtthatókat kell alkalmazni: K m = 1 = 0,08 dB/°C a könnyű járművek (1. kategória) esetében, ill. K m = 2 = K m = 3 = 0,04 dB/°C a nehéz járművek (2. és 3. kategória) esetében. A korrekciós együtthatót egyenlően kell alkalmazni minden oktávsávra 63-tól 8 000 Hz-ig.

2.2.4. Hajtóműzaj

Általános egyenlet

A hajtóműzaj magába foglalja a motor, a kipufogó, a fogaskerekek, a légbeszívás stb. összes zaját. A hajtóműzaj hangteljesítményszintje i frekvenciasávban, m osztályú járműre a következőképpen definiálható:

Az A P,i,m és B P,i,m együtthatókat az oktávsávokban kell megadni minden járműkategóriára, v ref = 70 km/h vonatkoztatási sebesség mellett.

A ?L WP,i,m a vonatkoztatási feltételektől eltérő, konkrét közlekedési és regionális viszonyok esetén érvényes hajtóműzaj-kibocsátást figyelembe vevő korrekciós együtthatók összegének felel meg:

A ?L WP,road,i,m az útfelület hajtóműzajt elnyelő hatását veszi figyelembe. A számítást a 2.2.6. szakasz szerint kell végezni.

A ?L WP,acc,i,m és ?L WP,grad,i,m az út lejtését, valamint a jármű kereszteződéseknél mutatott gyorsulását és lassulását veszi figyelembe. Ezeket az együtthatókat sorrendben a 2.2.4., ill. 2.2.5. pont szerint kell számítani.

Az út lejtésének hatása

Az út lejtése kétféleképpen van hatással a jármű zajkibocsátására: befolyásolja a jármű sebességét, ezen keresztül pedig a jármű által kibocsátott gördülési és hajtóműzajt, valamint a sebességfokozat választásán keresztül befolyásolja a motor terhelését és a motor fordulatszámát, ezen keresztül pedig a jármű által kibocsátott hajtóműzajt. Ebben a részben csak a hajtóműzajra gyakorolt hatást tárgyaljuk, mivel állandó sebességet tételezünk fel.

Az út lejtésének hajtóműzajra gyakorolt hatását a ?L WP,grad , m korrekciós tényezővel lehet figyelembe venni, amely függ a lejtés s meredekségétől ( %), a jármű v m sebességétől (km/h), valamint az m járműosztálytól. Kétirányú forgalom esetén a forgalmat ketté kell választani két komponensre, és a felét hegymenet, a felét pedig lejtmenet szerint kell korrigálni. A korrekciós együtthatót egyenlően kell alkalmazni minden oktávsávra:

A ?L WP,grad,m korrekció implicit módon magába foglalja a lejtés sebességre gyakorolt hatását.

2.2.5. A járművek gyorsulásának és lassulásának hatása

A közlekedési lámpával, ill. körforgalommal ellátott kereszteződések előtt és után az alább leírtak szerint korrekciót kell alkalmazni a gyorsítás és a lassítás miatt.

A gördülési zaj ?L WR,acc,m,k és a hajtóműzaj ?L WP,acc,m,k korrekciós tényezője lineárisan függ a pontforrás, valamint a hozzá tartozó vonalforrás és egy másik vonalforrás legközelebbi metszéspontjának x távolságától (m). Az együtthatókat egyenlően kell alkalmazni minden oktávsávra:

A C R,m,k és C P,m,k együtthatók függnek a kereszteződés k fajtájától ( k = 1 közlekedési lámpás kereszteződés esetében; k = 2 körforgalom esetében), és járműkategóriánként külön kell megadni őket. A korrekció magába foglalja a sebesség megváltozását a kereszteződés, ill. a körforgalom megközelítésekor, ill. elhagyásakor.

Megjegyzés: ha a távolság |x| ? 100 m, akkor ?L WR,acc,m,k = ?L WP,acc,m,k = 0.

2.2.6. A kopóréteg típusának hatása

Általános elvek

A vonatkoztatási felülettől eltérő akusztikai tulajdonságokat mutató kopórétegeknél spektrális korrekciós együtthatót kell alkalmazni mind a gördülési, mind a hajtóműzajra.

A gördülési zajkibocsátás kopóréteg miatti korrekciós együtthatója a következőképpen adható meg:

ahol

Az útfelület hajtóműzajra vonatkozó korrekciós együtthatója a következőképpen adható meg:

A hangelnyelő felületek csökkentik a hajtóműzajt, míg a nem hangelnyelő felületek nem növelik azt.

A kor hatása a kopóréteg zajtulajdonságaira

A kopórétegek zajjellemzői azok korával és karbantartásuk színvonalával változóak: idővel általában hangosabbá válnak. E módszerben a kopóréteg paramétereit úgy származtatják, hogy azok a kopóréteg típusának az útfelület reprezentatív élettartamára átlagolt akusztikai tulajdonságait reprezentálják, megfelelő karbantartást feltételezve.

2.3. Vasúti zaj

2.3.1. A forrás leírása

A járművek besorolása

A jármű és a vonat definíciója

A jelen zajszámítási módszer keretein belül a jármű definíció szerint a vonat bármely önálló, függetlenül mozgatható, a vonat többi részéről leválasztható vasúti alegysége (általában mozdony, motorkocsi, vontatott személykocsi vagy teherkocsi). Bizonyos esetekben a vonat több alegysége nem különválasztható csoportot alkot, pl. egyetlen forgózsámolyon osztozik. A jelen számítási módszer keretein belül az ilyen alegységeket egyetlen járműnek tekintjük.

A jelen számítási módszer keretein belül a vonat a járművek összekapcsolt sorozatát jelenti.

A [2.3.a] táblázat a forrásadatbázisban szereplő járműtípusok leírására szolgáló elnevezéseket mutatja. A táblázatban láthatók a járművek besorolásának teljes megadására szolgáló paraméterek. E paraméterek a jármű azon tulajdonságait adják meg, amelyek hatással vannak a modellezett egyenértékű vonalforrás irányított méterenkénti akusztikai hangteljesítményére.

Az egyes típusokba tartozó járművek számát a zajszámításban szereplő összes pályaszakaszra és összes időszakra meg kell határozni. A járművek számát a járművek óránkénti átlagos darabszámával kell kifejezni, amely egyenlő az adott időszakban áthaladó járművek teljes számának, valamint az adott időszak hosszának a hányadosával (pl. ha 4 óra alatt 24 jármű halad át, az óránként 6 járművet jelent). Az egyes pályaszakaszokon áthaladó összes járműtípust figyelembe kell venni.

[2.3.a] táblázat

A vasúti járművek osztályozása és paraméterei

A pályák és alépítmények besorolása

A meglevő pályák eltérőek lehetnek, mert akusztikai tulajdonságaikat több elem alakítja. Az e módszerben alkalmazott pályatípusokat az alábbi [2.3.b] táblázat ismerteti. Egyes elemek nagymértékben befolyásolják az akusztikai tulajdonságokat, míg másoknak csak másodlagos hatásaik vannak. Általánosságban a vasúti zajkibocsátást befolyásoló legfontosabb elemek a következők: a sínfej érdessége, a talplemez merevsége, a pályaalap, a sínillesztések, valamint a pályaív sugara. Ehelyett megadhatók a pálya általános tulajdonságai is: ebben az esetben – a pályaív sugara mellett – a sínfej érdessége, valamint a pályaromlás ISO 3095 szerinti sebessége a két legfontosabb paraméter akusztikai szempontból.

A pályaszakasz definíció szerint olyan különálló, vasútvonalon, ill. állomáson vagy remízben elhelyezkedő pályarész, amelynek mentén a pálya fizikai tulajdonságai és alapvető komponensei nem változnak.

A [2.3.b] táblázat a forrásadatbázisban szereplő pályatípusok leírására szolgáló elnevezéseket mutatja.

[2.3.b] táblázat

Az egyenértékű zajforrások pozíciója

[2.3.a] ábra

Az egyenértékű hangforrások száma és elhelyezkedése

A különböző egyenértékű vonalforrások különböző magasságban, a pálya középvonalában helyezkednek el. Minden magasság a két sín két felső felületét érintő síkhoz viszonyítva kerül megadásra.

Az egyenértékű források a különböző tényleges forrásokat tartalmazzák (p index). E tényleges források a zajképződés mechanizmusától függően különböző kategóriákra oszthatók a következők szerint: 1. gördülési zaj (nemcsak a sín és a pályaalap rezgése és a kerék rezgése, hanem – ha értelmezhető – a teherszállító járművek felépítményének zaja is); 2. hajtóműzaj; 3. aerodinamikai zaj; 4. ütközési zaj (a kereszteződésekben, váltóknál és elágazásoknál); 5. csikorgási zaj és 6. az egyéb hatások, pl. hidak, viaduktok okozta zaj.

2.3.2. Lesugárzott hangteljesítmény

Általános egyenletek

Különálló jármű

A vasúti közlekedési zaj modellje a közúti közlekedési zajéhoz hasonlóan adott járműtípus és pályatípus olyan konkrét kombinációjának kibocsátott hangteljesítményét írja le, amely megfelel a járművek és pályák csoportosításánál megadott követelményeknek az egyes járművekre megadott hangteljesítmény (L W,0 ) tekintetében.

Forgalom

Az egyes pályák forgalmának zajkibocsátását 2 db vonalforrásból álló forráspár reprezentálja, melyet az egyes frekvenciasávokban mérhető irányított méterenkénti hangteljesítmény jellemez. Ez megfelel a forgalomban elhaladó egyes járművek hangkibocsátása összegének, az álló járművek különleges esetében figyelembe véve azt az időt, amit a járművek a vizsgált vasútszakaszon töltenek.

A (j) típusú pálya egyes pályaszakaszain áthaladó járművek összessége által keltett, irányított méterenkénti és frekvenciasávonkénti hangteljesítményszintet a következőképpen kell definiálni:

a konkrét j-edik pályaszakaszon haladó járművek összessége által keltett összes zajhozzájárulás energiaösszegeként. E hozzájárulások a következőkből származnak:

A j-edik pályaszakaszon haladó, átlagos összetételű forgalom által keltett irányított méterenkénti hangteljesítmény (a terjedési rész bemenő adata) kiszámítására a következő képlet használatos:

ahol

Ha állandó, óránként Q járműből álló forgalmat és v átlagsebességet tételezünk fel, akkor a vasútszakasz hosszegységén minden időpillanatban egyenlő számú, Q / v jármű tartózkodik. A járműforgalom zajkibocsátását L W',eq,line irányított méterenkénti hangteljesítményben (dB/m egységben kifejezve (vonatkoztatási teljesítmény 10 – 12 W)) a következő foglalja össze:

ahol

Álló forrás esetében, pl. alapjáratnál feltételezzük, hogy a jármű összesen T idle ideig marad az L hosszúságú pályaszakasz egy adott helyén. Ha tehát T ref a zajvizsgálat vonatkoztatási ideje (pl. 12 óra, 4 óra, 8 óra), akkor a pályaszakaszon a hosszegységenkénti irányított hangteljesítmény a következőképpen határozható meg:

Általánosságban az egyes konkrét források irányított hangteljesítménye a következőképpen számítható ki:

ahol

Az L W,0,dir,i (?,?) kifejezéséhez az 1/3 oktávsávokban történő deriválás után az oktávsávokban képezni kell az összes hozzá tartozó 1/3 oktávsáv energiaösszegét.

[2.3.b] ábra

Geometriai definíció

A számítások keretein belül ezután a forrás erősségét a pályahossz 1 méterére eső L W',tot,dir,i irányított hangteljesítménnyel fejezzük ki, figyelembe véve a források függőleges és vízszintes irányú irányultságát a többi korrekcióval.

Mindegyik jármű-pálya-sebesség-haladási körülmény kombinációhoz több L W,0,dir,i ( ?,?) létezik:

Mindegyik jármű-pálya-sebesség-haladási körülmény kombinációra, minden pályaszakaszra, a h = 1-nek és h = 2-nek megfelelő magasságra, valamint irányultságra külön L W,0,dir,i ( ?,?) létezik.

Gördülési zaj

A jármű, illetve a pálya gördülési zajhoz történő hozzájárulása négy fő elemre választható szét: a kerék érdességére, a sín érdességére, a jármű kerékre és felépítményre vonatkozó átviteli függvényére, valamint a pálya átviteli függvényére. A kerék és a sín érdessége a sín és a kerék érintkezési pontján fellépő rezgésgerjesztés okát reprezentálja, az átviteli függvények pedig két empirikus vagy modellezett függvény, amelyek a kerék, a sín, az alj és a pálya alépítményének felületén jelentkező mechanikai rezgés és hangképződés teljes komplex jelenségeit reprezentálják. Ez a szétválasztás tükrözi azt a fizikailag bizonyított jelenséget, hogy a sín érdessége gerjesztheti a sín rezgését, de gerjeszti a kerék rezgését is, és fordítva. Ha e négy paraméter egyikét nem szerepeltetnék, az megakadályozná a pályák és a vonatok besorolásának szétválaszthatóságát.

A kerék és a sín érdessége

A gördülési zajt elsősorban a sín és a kerék érdessége gerjeszti az 5–500 mm-es hullámhossztartományban.

Definíció

Az L r érdességi szint definíció szerint a sín vagy kerék futófelületének adott sínhosszon, ill. a kerék teljes kerületén mozgásirányban (longitudinális szint) mért, µm-ben kifejezett érdességének r 2 négyzetes középérték-négyzetéből, valamint a vonatkoztatási érték

négyzetének hányadosából képzett 10-es alapú logaritmus 10-szerese:

ahol

Az L r érdességi szintet általában egy ? hullámhosszú spektrumként számítják ki, és f = v/? frekvenciaspektrummá konvertálják, ahol f adott 1/3 oktávsáv sávközépfrekvenciája Hz-ben, ? a hullámhossz méterben, v pedig a vonat sebessége km/h-ban. Az érdességi spektrum a frekvencia függvényeként a különböző sebességeknél eltolódik a frekvenciatengely mentén. Általános esetekben a frekvenciaspektrum sebesség felhasználásával történő konvertálása után a hullámhossztartományban a két megfelelő 1/3 oktávsáv átlagolásával számítani kell az új 1/3 oktávsáv-spektrumértékeket. A megfelelő vonatsebességhez tartozó teljes effektív érdességi frekvenciaspektrum becsléséhez a hullámhossztartományban definiált két hozzá tartozó 1/3 oktávsávot energetikailag és arányosan átlagolni kell.

A sín érdességi szintje (pályaoldali érdesség) az i -edik hullámszámtartományra definíció szerint L r,TR,i

Ezzel analóg módon a kerék érdességi szintje (járműoldali érdesség) az i -edik hullámszámtartományra definíció szerint L r,VEH,i

A teljes effektív érdességi szint dB-ben kifejezve az i-edik hullámszámsávra ( L R,tot,i ) definíció szerint a sín és a kerék érdességi szintje energiaösszegének, valamint az A3 ( ? ) érintkezési szűrőnek az összege, mely utóbbi a sín és a kerék közötti érintkezési felület szűrőhatását veszi figyelembe:

a ? hullámhossznak megfelelő i -edik hullámszámsáv függvényeként kifejezve.

Az érintkezési szűrő függ a sín és a kerék típusától, valamint a terheléstől.

A módszerben a j -edik pályaszakasz és minden t -edik járműtípus teljes effektív érdességét kell használni a hozzá tartozó v sebesség mellett.

A pályák és felépítmények átviteli függvénye

Három sebességfüggetlen átviteli függvényt definiálunk: ezek a L H,TR,i L H,VEH,i és L H,VEH,SUP,i ; az elsőt minden j -edik pályaszakaszra, a második kettőt pedig minden t -edik járműtípusra kell definiálni. E függvények kapcsolják össze a teljes effektív érdességi szintet sorrendben a pálya, a kerekek, ill. a felépítmény hangteljesítményével.

A felépítmény zajhozzájárulását csak teherszállító járműveknél, azaz az „a” járműtípusnál kell figyelembe venni.

A gördülési zajnál tehát ezek az átviteli függvények, valamint a teljes effektív érdességi szint teljes mértékben leírják a pálya, ill. a jármű zajhozzájárulását. Alapjáraton járó vonatnál nincs gördülési zaj.

A járművenkénti hangteljesítménynél a gördülési zajt tengelymagasságban kell számítani; a bemenő adat a jármű v sebességétől függő L R,TOT,i teljes effektív érdességi szint, a pálya, a jármű és a felépítmény L H,TR,i , L H,VEH,i és L H,VEH,SUP,i átviteli függvénye, valamint a tengelyek N a teljes száma:

h = 1 esetén

ahol N a egy, a t -edik járműosztályba tartozó jármű tengelyeinek száma.

[2.3.c] ábra

A különböző érdességek és átviteli függvények definícióinak felhasználási vázlata

A teljes effektív érdesség, és ezzel a járművek hangteljesítményének meghatározásához legalább 50 km/h (30 km/h csak a villamosok és könnyűmetrók esetében) kell alapul venni (ez a sebesség nincs hatással a járműforgalom számítására) annak érdekében, hogy a gördülési zaj definíciójának, a fékezési zaj definíciójának, illetve az elágazásoknál és váltóknál fellépő ütközési zaj definíciójának egyszerűsített modelljéből eredő esetleges hibákat kompenzálni lehessen.

Ütközési zaj (elágazások, váltók és keresztezések)

Ütközési zajt kelthetnek az elágazások, váltók, sínillesztések, ill. keresztezések. Az ütközési zaj nagyságrendje változó lehet, és erőssége meghaladhatja a gördülési zajét. A hevederes pályáknál az ütközési zajt figyelembe kell venni. Az 50 km/h-nál (30 km/h csak a villamosok és könnyűmetrók esetében) alacsonyabb sebességű pályaszakaszokon levő váltók, keresztezések és sínillesztések okozta ütközési zajnál – a gördülési zajnál leírtaknak megfelelően 50 km/h-es (30 km/h csak a villamosok és könnyűmetrók esetében) minimális sebesség használatos a hatások kiemelése érdekében – a modellalkotás kerülendő. Az ütközési zaj modellalkotása a c = 2 közlekedési körülmény (alapjárat) esetén is kerülendő.

Az ütközési zajt a gördülési zaj kifejezésében lehet szerepeltetni, ha a teljes effektív érdességi szinthez (energetikailag) hozzáadunk egy fiktív ütközési érdességi szintet azokon a konkrét j -edik pályaszakaszokon, ahol jelen van ütközési zaj. Ekkor az új L R,TOT+IMPACT,i válik használatossá az L R,TOT,i helyett, melynek értéke:

Az L R,IMPACT,i 1/3 oktávsávú spektrum (a frekvencia függvénye). E frekvenciaspektrum számításához a ? hullámhossztól függő spektrumot kell megadni, melyet azután a szükséges, a frekvenciától függő spektrummá kell konvertálni az f = v/? összefüggéssel, ahol f adott 1/3 oktávsáv sávközépfrekvenciája Hz-ben, ? a hullámhossz méterben, v pedig a t -edik járműtípus s -edik menetsebessége km/h-ban.

Az ütközési zaj a hosszegységre eső ütközések erősségétől és számától, ill. az illesztési sűrűségtől függ, azaz ha több ütközés történik, akkor a fenti egyenletben alkalmazandó ütközési érdességi szintet a következőképpen kell számítani:

ahol L R,IMPACT–SINGLE,i egyetlen ütközés ütközési érdességi szintje, n l pedig az illesztési sűrűség.

Az alapértelmezett ütközési érdességi szintet n l = 0,01 m – 1 illesztési sűrűségre adják meg, ami egy illesztéssel egyenlő a pálya minden 100 méterére. Ettől eltérő számú illesztés esetében az n l illesztési sűrűség megfelelő módosításával kell közelíteni. Megjegyzendő, hogy a pálya elrendezésének és felosztásának modellezésénél figyelembe kell venni a sínillesztések sűrűségét, azaz a több illesztést tartalmazó pályaszakaszra esetleg külön forrásszakaszt kell definiálni. A pálya, a kerék/forgózsámoly és a felépítmény zajhozzájárulásának L W,0 értékét a sínillesztés előtt és után +/– 50 m-rel meg kell növelni az L R,IMPACT,i értékkel. Illesztéssorozat esetében a fenti értéket -50 m-rel az első illesztés elé, valamint + 50 m-rel az utolsó illesztés utánra kell kiterjeszteni.

E hangteljesítmény-spektrumok használhatóságát általában a helyszínen igazolni kell.

Hevederes pályáknál alapértelmezésben 0,01-es n l használandó.

Csikorgás

Az ívben haladó vasúti jármű révén keletkező csikorgás olyan speciális zajforrás, ami csak az ívekre jellemző, ezért lokalizált jellegű. Erőssége jelentős lehet, ezért szükséges megfelelően leírni. Az ívben haladó vasúti jármű révén keletkező csikorgás általánosságban függ az ív görbületétől, a súrlódási viszonyoktól, a vonat sebességétől, valamint a pálya-kerék geometriától és dinamikától. Az alkalmazandó zajkibocsátási szintet a legfeljebb 500 m-es sugarú ívekre, ill. az élesebb, 300 m alatti sugarú ívekre és váltókiágazásokra határozzuk meg. A zajkibocsátásnak minden vasútijármű-típus esetében egyedinek kell lennie, mivel bizonyos kerék- és forgózsámoly-típusok jóval kevésbé hajlamosak a csikorgásra, mint mások.

E hangteljesítmény-spektrumok használhatóságát általában a helyszínen ellenőrizni kell, elsősorban villamosok esetében.

Egyszerű megközelítéssel a csikorgási zaj úgy vehető figyelembe, hogy R < 300 m esetén 8 dB-t, 300 m < R < 500 m esetén pedig 5 dB-t adunk hozzá minden frekvencián a gördülési zaj hangteljesítmény-spektrumához. A csikorgás zajhozzájárulását a vasúti pálya azon szakaszain kell figyelembe venni, ahol a sugár legalább 50 m-es pályahosszon a fent megadott tartományban van.

Hajtóműzaj

A hajtóműzaj értéke általában a különböző üzemi körülmények, pl. állandó sebesség, lassulás, gyorsulás, ill. alapjárat esetén egyedi, a modellben azonban csak két körülmény szerepel: az állandó sebesség (ez a vonat lassulásakor és gyorsulásakor is érvényes), valamint az alapjárat. A modellezett forráserősség csak a maximális terhelési viszonyoknak felel meg: ennek eredményeképpen L W,0,const,i = L W,0,idling,i . Az L W,0,idling,i megfelel az adott jármű adott magassághoz tartozó összes fizikai forrása hozzájárulásának, a 2.3.1. részben leírtak szerint.

Az L W,0,idling,i statikus zajforrásként fejezendő ki az alapjárati pozícióban, az alapjárati üzemállapot fennállásának az időtartamára; a forrást fix pontforrásként modellezzük, az ipari zajról szóló következő szakaszban leírtak szerint. E zajt csak akkor kell figyelembe venni, ha a vonat 0,5 óránál tovább jár alapjáraton.

A mennyiségek megkaphatók az összes forrás összes üzemi körülmény között történő méréséből, ill. a részforrások egyénileg is jellemezhetők a paraméterfüggésük és a relatív erősségük alapján. Ehhez az álló járművön lehet méréseket végezni a hajtásrendszer tengelyfordulatszámainak változtatása mellett, az ISO 3095:2005 szerint. Amennyiben itt értelmezendő, több hajtóműzaj forrást kell jellemezni, amelyek közül esetleg nem mindegyik függ közvetlenül a vonat sebességétől:

E zajforrások mindegyike különbözőképpen viselkedhet az egyes üzemi körülmények között, így a hajtóműzajt ennek is megfelelően kell megadni. A forrás erősségét ellenőrzött körülmények között végzett mérésekkel kell meghatározni. A mozdonyok terhelése általában nagyobb változatosságot mutat a vontatott járművek számának megfelelően, ezért kimenő teljesítményük is jelentősen változhat; a rögzített vonatelrendezések, pl. a villamos motorkocsik (VMK), a dízel motorkocsik (DMK) és a nagysebességű vonatok terhelése ennél jobban definiált.

A forrás hangteljesíménye nincs eleve hozzárendelve a forrásmagasságokhoz: a forrás magasságát a konkrét vizsgált zajtól és járműtől függően kell megválasztani. A modellben a zaj az A forrásnál (h = 1) és a B forrásnál (h = 2) helyezkedik el.

Aerodinamikai zaj

Az aerodinamikai zajt csak nagy, 200 km/h feletti sebességnél kell figyelembe venni, ezért először azt kell ellenőrizni, hogy ténylegesen szükség van-e az alkalmazására. Ha a gördülési zajhoz tartozó érdesség és átmeneti függvények ismertek, akkor magasabb sebességre is extrapolálhatók, és a meglevő nagysebességű adatokkal összehasonlítva ellenőrizhető, hogy a magasabb zajszintet az aerodinamikai zaj okozza-e. Ha a hálózaton a vonatok sebessége 200 km/h feletti, de 250 km/h-ra van korlátozva, akkor a jármű kialakításától függően néhány esetben nem szükséges figyelembe venni az aerodinamikai zajt.

Az aerodinamikai zaj hozzájárulása a sebesség függvényeként adható meg:

ahol

A forrás irányítottsága

A vízszintes irányítottság ( ?L W,dir,hor,i , dB) megadása a vízszintes síkban történik; alapértelmezésben a gördülési, ütközési (sínillesztések stb.), csikorgási, fékezési, ventilátor- és aerodinamikai zajforrások dipól-sugárzóként értelmezhetőek, melyet az egyes i -edik frekvenciasávokra a következő összefüggés ad meg:

A függőleges irányítottság ( ?L W,dir,ver,i , dB) megadása a függőleges síkban történik, az A forrásra (h = 1), az egyes i -edik frekvenciasávok f c,i sávközép-frekvenciájának függvényeként, – ?/2 < ? < ?/2-re a következő összefüggéssel:

Az aerodinamikai hatás figyelembevételéhez a B forrásra (h = 2):

?L W,dir,ver,i = 0 máshol

A B forrásban (h = 2) szerepeltetett egyéb hatásokra a ?L dir,ver,i -t nem vesszük figyelembe, mivel e forrásokat ebben a pozícióban minden irányba sugárzónak tételezzük fel.

2.3.3. További hatások

Korrekció a szerkezetekről történő lesugárzás figyelembevételére (hidak és viaduktok)

Ha a pályaszakasz hídon helyezkedik el, akkor figyelembe kell venni a hídnak a vonat jelenléte miatti gerjesztés okozta rezgéséből eredő zajtöbbletet is. A hidak bonyolult alakja miatt a híd különálló zajforrásként mutatott kibocsátását nem egyszerű modellezni, ezért a híd zaját a gördülési zaj megnövekedésén keresztül vesszük figyelembe. A zajnövekedés modellezése kizárólag abból áll, hogy a zaj tercsávonkénti hangteljesítményéhez hozzáadunk egy rögzített növekményt. Ahol ilyen korrekció szükséges, ott a gördülési zaj hangteljesítménye módosul, és az új L W,0,rolling–and–bridge,i válik használatossá az L W,0,rolling-only,i helyett:

ahol C bridge a híd típusától függő állandó, L W,0,rolling–only,i pedig az adott híd esetében a fellépő gördülési zaj hangteljesítménye, mely kizárólag a jármű és a pálya tulajdonságaitól függ.

Korrekció a vasúthoz kapcsolódó egyéb zajforrások figyelembevételére

A vasúti zajhoz hozzátartoznak az esetleg jelen levő egyéb források is, pl. a gépészeti telephelyek, be-/kirakodási területek, állomások, csengők, hangosbeszélők stb. is. E források ipari zajforrásként (fix zajforrásként) kezelendők, és – megfelelő esetben – az ipari zajjal foglalkozó következő szakasz szerint kell modellezni őket.

2.4. Ipari zaj

2.4.1. A forrás leírása

A forrástípusok besorolása (pont-, vonal-, felületi forrás)

Az ipari források mérete erősen különböző. Nagy ipari üzemek éppúgy szerepelnek közöttük, mint kisméretű, koncentrált források, pl. a kisméretű szerszámok, ill. a gyárakban üzemelő gépek. Ezért a vizsgált konkrét forrást mindenképpen megfelelő technikával kell modellezni. A méretektől, valamint attól függően, hogy az egyazon ipari létesítményhez tartozó különálló források hogyan terjednek ki a területre, a források pontforrásként, vonalforrásként, ill. felületi forrásként modellezhetők. A gyakorlatban a zajhatás számításai mindig pontforrásokon alapulnak, azonban több pontforrás használatával a valóságos, összetett források is reprezentálhatók: ezek legtöbbször egy vonal mentén helyezkednek el, ill. egy felületre terjednek ki.

Az egyenértékű hangforrások száma és elhelyezkedése

A tényleges hangforrások modellezése egy vagy több pontforrás által reprezentált egyenértékű hangforrásokkal történik, úgy, hogy a tényleges forrás teljes hangteljesítménye megegyezzen a különböző pontforrásokhoz rendelt különálló hangteljesítmények összegével.

Az alkalmazandó pontforrások számának definiálására vonatkozó általános szabályok a következők:

Az egyenértékű zajforrások pozíciója nem rögzíthető, tekintettel az ipari létesítmények elrendezésének változatosságára. Általánosságban a bevált gyakorlatot kell követni.

Kibocsátott hangteljesítmény

Általános megállapítások

A következő információk képezik a zajtérképezéshez használatos módszerekkel történő zajterjedési számítások összes bemenő adatát:

A pont-, vonal- és felületi források zajteljesítményét a következőképpen kell definiálni:

A zajszintek számításánál az üzemórák száma (azaz a forrás aktív állapotának az időtartama) elengedhetetlen bemenő adatnak számít. Az üzemórát a nappali, esti és éjszakai időszakra kell megadni; ha a zajterjedés vizsgálatánál a nappali, éjszakai és esti időszak folyamán különböző meteorológiai osztályokat vesznek alapul, akkor az üzemórák ennél finomabb alidőszakokra osztása szükséges, a meteorológiai osztályok felosztásának megfelelően. Ezeket az információkat éves átlagolt alapon kell megadni.

A forrás hangteljesítményéhez hozzáadandó üzemóra-korrekció, mellyel az egyes napszakokhoz tartozó C W (dB) korrigált hangteljesítmény a következőképpen definiálható:

ahol

Az elfogadható pontosság érdekében dominánsabb forrásoknál az éves átlagos üzemóra-korrekciót legalább 0,5 dB-es tűrésen belül kell becsülni (ez 10 %-nál kisebb bizonytalanságnak felel meg a forrás aktív állapotban töltött időszakának definiálásánál).

A forrás irányítottsága

A forrás irányítottsága erősen összefügg az egyenértékű zajforrásnak a közeli felületekhez viszonyított elhelyezkedésével. A zajterjedés számítási módszere a közeli felület visszaverését és hangelnyelését veszi figyelembe, ezért a közeli felületek elhelyezkedését gondosan kell megállapítani. Általánosságban a következő két eset különböztethető meg:

Az irányítottságot a számításban a ? L W,dir,xyz ( x, y, z ) tényezővel kell kifejezni, mely a hangteljesítményhez adva kiadja a hangterjedés által a megadott irányban észlelt vonatkoztatási hangforrás helyes irányított hangteljesítményét. A tényezőt az ( x , y , z ) által definiált irányvektor adja meg, ahol

. Az irányítottság más koordinátarendszerekben, pl. nem derékszögű koordinátarendszerben is megadható.

2.5. Zajterjedés számítása közúti, vasúti, ipari források esetében

2.5.1. A módszer érvényességi köre és alkalmazhatósága

Ez a dokumentum egy olyan módszert tartalmaz, amely alkalmas a zaj kültéri terjedés során mutatott csökkenésének számítására. A forrás jellemzőinek ismeretében e módszer két konkrét légköri feltételtípus esetében előrebecsli az adott megfigyelési pontban mérhető egyenértékű hangnyomásszintet:

Az e dokumentumban leírt számítási módszer az ipari és a szárazföldi közlekedési infrastruktúrákra érvényes. A módszer tehát elsősorban a közúti és vasúti infrastruktúrákra vonatkozik. A légiközlekedés esetében csak a földi műveletek során keltett zaj szerepel a módszer érvényességi körében: a módszer nem vonatkozik sem a fel- sem a leszállási műveletekre.

Az ISO 1996-2:2007 szerint impulzusos, ill. erős keskenysávú jelleget mutató zajokat kibocsátó ipari infrastruktúrák nem tartoznak a jelen módszer érvényességi körébe.

A számítási módszer nem ad eredményeket felfelé irányuló elhajlást eredményező terjedési feltételek esetén (ha a hang effektív sebességének függőleges gradiense negatív), hanem e körülményeket a homogén terjedési feltételekkel közelítjük az L den számításakor.

A légköri elnyelés okozta zajcsökkenés közlekedési infrastruktúra esetében történő számításához a hőmérsékleti és páratartalom-viszonyokat az ISO 9613-1:1996 szabvány szerint kell számítani.

A módszer az eredményeket oktávsávonként szolgáltatja, 63 Hz-től 8 000 Hz-ig. A számítások az egyes oktávsávok középfrekvenciájára történnek.

A modellezéskor a függőlegestől 15°-nál nagyobb mértékben eltérő lejtőszögű részleges takarások és akadályok nem tartoznak a jelen számítási módszer érvényességi körébe.

Egyetlen zajárnyékoló elem számítása az egymagában álló árnyékoló elem diffrakciós számítási eljárása szerint történik, az ugyanazon a terjedési úton lévő kettő vagy több árnyékolót pedig a számítási módszer egymagában álló elemek egymást követő sorozataként kezeli, a későbbiekben leírt eljárás szerint.

2.5.2. Alkalmazott definíciók

Ebben a dokumentumban minden távolság, magasság, méret és tengerszint feletti magasság méterben (m) szerepel.

Az MN jelzés a 3 dimenzióban (3D) mérhető távolságot jelenti az M és N pontok között, a két pontot összekötő egyenes vonal szerint mérve.

Az M^N jelzés az M és N pontok közötti görbült útvonal hosszát jelöli, kedvező körülmények között.

A tényleges magasságokat szokás függőlegesen, a vízszintes síkra merőleges irányban mérni. A pontok helyi talaj feletti magasságát h jelzi, a pontok abszolút magasságát és a talaj abszolút magasságát pedig H jelzi.

Annak érdekében, hogy a terepfelszínnek a terjedési útvonalon mutatott tényleges domborzatát figyelembe lehessen venni, bevezetjük az „egyenértékű magasság” fogalmát, amelyet z-vel jelzünk. Ez a földhatást számító egyenletekben a tényleges magasságokat helyettesíti.

A nagy L -lel jelzett szintek kifejezése decibelben (dB), frekvenciasávonként történik, ha az A index nem szerepel. A dB(A)-ban kifejezett szintek megadása az A indexszel történik.

A kölcsönösen inkoherens források szintjének összegét a ? szimbólum jelöli, a következő definíció szerint:

2.5.3. Geometriai megfontolások

A források felosztása

A valós források modellezése pontforrások sorozataként, ill. – a vasúti és közúti forgalom esetében – inkoherens vonalforrásokként történik. A terjedési módszer feltételezi, hogy a vonal- és felületi forrásokat korábban felosztották úgy, hogy azokat egyenértékű pontforrások sorozata reprezentálja. Ez a forrásadatok elő feldolgozásával, ill. a számítási szoftver útkeresési komponensén belül is megtörténhet. Az a módszer, amely szerint ezt elvégzik, nem képezi részét a jelen módszertannak.

Terjedési útvonalak

A módszer geometriai modellt alkalmaz, mely egymáshoz kapcsolódó talaj- és akadályfelületek sorozatából áll. Egy vagy több függőleges sík esetében a terjedési útvonalat úgy definiáljuk, hogy az a vízszintes síkhoz képest merőleges síkban legyen és átmenjen az akadályfelületek legmagasabb pontján. Az olyan pályagörbékhez, mint a beesési síkra nem derékszögű függőleges felületekre történő visszaverődés, ezt követően egy másik függőleges síkot kell figyelembe venni, amely tartalmazza a terjedési útvonal visszavert részét. Ezekben az esetekben, ahol több függőleges sík használatos a forrástól a megfigyelőig vezető teljes pályagörbe leírására, a függőleges síkok kisimulnak, hasonlóan a nyíló spanyolfalhoz.

Jelentős talaj feletti magasság

Az egyenértékű magasságok a forrás és a megfigyelő közötti talajközépsíkhoz képest értelmezendők. A talajközépsík a tényleges terepfelszínt egy fiktív, a terep közepes profilját reprezentáló síkkal helyettesíti.

2.5.a ábra

Egyenértékű magasságok a talajhoz képest

Adott pont egyenértékű magassága a pont talajközépsíkra merőlegesen mérhető magasságát jelenti. Ennek megfelelően definiálható a forrás z s egyenértékű magassága és a megfigyelő z r egyenértékű magassága. A forrás és a megfigyelő közötti távolság talajközépsíkra eső vetületének jele d p .

Ha valamely pont egyenértékű magassága negatív lenne, azaz az illető pont a talajközépsík alatt van, akkor a magasság zérusnak tekintendő, azaz az egyenértékű pont megegyezik a vetületével.

A középsík számítása

Az útvonal síkjában a topográfiát (a tereppel, dombokkal, töltésekkel, egyéb mesterséges akadályokkal, épületekkel stb. együtt) diszkrét pontok ( x k , H k ); k ? {1,…, n }rendezett sorozatával lehet leírni. Ez a pontsorozat egy törtvonalat, azaz egyenes szakaszok sorozatát adja meg H k = a k x + b k , x ? [ x k , x k + 1 ]; k ? {1,…. n } alakban, ahol:

A középsíkot a Z = ax + b ; x ? [ x 1 , x n ] egyenes reprezentálja, amely a törtvonalat a legkisebb négyzetek módszere szerint közelíti. A középvonal egyenlete analízissel határozható meg.

Az alkalmazandó összefüggések:

Az egyenes vonal együtthatóit a következő egyenletek adják meg:

ahol az x k + 1 = x k -t tartalmazó tagokat figyelmen kívül kell hagyni a (2.5.3.) egyenlet kiértékelésénél.

Az épülethomlokzatokról és egyéb függőleges akadályokról való visszaverődés

A visszaverődések miatti zajterhelés-járulékot a későbbiekben ismertetett tükörforrások bevezetésével vesszük figyelembe.

2.5.4. Hangterjedési modell

Az R megítélési pontra vonatkozóan a számítások a következő lépések szerint történnek:

Megjegyzendő, hogy a meteorológiai körülmények csak a földhatás ( A ground ) és a diffrakció ( A dif ) okozta csökkenésekre vannak hatással.

2.5.5. Számítási eljárás

Az L w,0,dir irányított hangteljesítményű S pontforrásra és adott frekvenciasávra az egyenértékű hangnyomásszintet az R megítélési pontban, adott légköri viszonyok között az alábbi egyenletekkel lehet számítani.

Hangnyomásszint kedvező körülmények között (LF) az (S,R) útvonalra

Az A F tag reprezentálja a teljes csökkenést a terjedési útvonal mentén kedvező körülmények között; a tag az alábbiakból áll össze:

ahol

Adott útvonalhoz és frekvenciasávhoz a következő két forgatókönyv lehetséges:

Hangnyomásszint homogén körülmények között (L H ) az (S,R) útvonalra

Az eljárás pontosan megegyezik az előző részben a kedvező körülményeknél leírtakkal.

Az A H tag reprezentálja a teljes csökkenést a terjedési útvonal mentén homogén körülmények között; a tag az alábbiakból áll össze:

ahol

Adott útvonalhoz és frekvenciasávhoz a következő két forgatókönyv lehetséges:

Statisztikai megközelítés a városi területeken belül (S,R) útvonalra

A városi területeken belül az első épületsor mögötti hangterjedés számítására statisztikai megközelítés használata megengedett, amennyiben ezt a módszert gondosan dokumentálják, a módszer minőségére vonatkozó információkkal együtt. Ez a módszer az A boundary,H és az A boundary,F kiszámítását a teljes csökkenés approximációjával helyettesíti a közvetlen útvonalra és minden visszaverődésre. A számítás az átlagos épületsűrűséget, valamint a területen levő összes épület átlagos magasságát veszi alapul.

Hosszú idejű hangszint az (S,R) útvonalra

Az adott pontforrásból kiinduló útvonal mentén érvényes „hosszú idejű” hangnyomásszint a homogén körülmények közötti súlyozott hangnyomásszint, valamint a kedvező körülmények közötti hangnyomásszint logaritmikus összegéből kapható meg.

E zajszinteket a kedvező körülményeknek a ( S,R ) útvonalon érvényes átlagos p előfordulásával kell súlyozni:

Megjegyzés: A p előfordulási értéket százalékban kell kifejezni. Ha tehát például az előfordulás értéke 82 %, akkor a (2.5.9.) egyenletben p = 0,82.

Hosszú idejű hangnyomásszint R pontban minden útvonalra

A teljes hosszú idejű zajszint a megítélési ponton egy frekvenciasávra úgy számítható, hogy energiaösszeget képezünk minden N útvonalra, az összes típus figyelembevételével:

ahol

n az S és R közötti útvonalak indexe.

A visszaverődések tükörforrásokkal történő figyelembevételét a későbbiekben ismertetjük. A kedvező körülmények előfordulásának a százalékban kifejezett aránya a függőleges akadályon visszaverődött útvonal esetében azonosnak tekintendő a közvetlen útvonalon történő előfordulásokéval.

Ha S ' az S , tükörforrása, akkor a p ' előfordulási arányt az ( S ', R ) útvonalon azonosnak tekintjük az ( S i , R ) útvonal p előfordulási arányával.

Hosszú idejű egyenértékű A-hangnyomásszint az R pontban (dBA)

A teljes egyenértékű A-hangnyomásszintet (dBA) az egyes frekvenciasávokban értelmezett szintek összegzésével lehet kiszámítani:

ahol i a frekvenciasáv indexe. Az AWC az A-súlyozású korrekció az IEC 61672-1:2003 nemzetközi szabvány szerint.

Ez az L Aeq,LT adja ki a végeredményt, azaz a hosszú idejű egyenértékű A-hangnyomásszintet a megítélési pontban egy adott vonatkoztatási időre (pl. nappalra, estére, éjszakára, ill. a nappal, este vagy éjszaka egy rövidebb időszakára).

2.5.6. Zajterjedés számítása közúti, vasúti, ipari források esetében.

Geometriai csillapítás

A geometriai csillapítás (A div ) távolságfüggő. A szabad térben elhelyezkedő pontforrásra a dB-ben kifejezett csökkenést a következő képlet adja meg:

ahol d a közvetlen ferde 3D távolság a forrás és a megfigyelő között.

Légköri elnyelés

A d távolságú terjedés során fellépő légköri elnyelés okozta A atm csökkenést dB-ben a következő egyenlet adja meg:

ahol

Az ? atm együttható értékei 15 °C hőmérséklet, 70 % relatív páratartalom és 101 325 Pa légköri nyomás esetén értelmezendők. Számításuknál a frekvenciasáv pontos középfrekvenciáit kell figyelembe venni. Ezek az értékek megfelelnek az ISO 9613-1 szabvány előírásainak. Ha elérhetőek meteorológiai adatok, akkor a hosszú távú meteorológiai átlagot kell használni.

Földhatás

A földhatás okozta csökkenés elsősorban a visszavert hang, valamint a forrástól a megítélési pontig közvetlenül terjedő hang közötti interferencia eredménye. A földhatás fizikailag összefügg annak a talajnak a hangelnyelésével, amely felett a hanghullám terjed. A hatás ugyanakkor jelentősen függ a terjedés közben érvényes légköri viszonyoktól is, mivel a hullámelhajlás megváltoztatja a talaj feletti útvonal magasságát, szignifikánssá téve a forrás közelében elhelyezkedő talajfelszín befolyását.

Ha a forrás és a megítélési pont közötti terjedést bármilyen akadály befolyásolja a terjedés síkjában, akkor a földhatás számítása különállóan történik a forrás, ill. a megfigyelő oldalán. Ebben az esetben z s és z r a forrás és/vagy az egyenértékű megítélési pont – ezt később, az A dif diffrakció számításának a bemutatásánál tárgyaljuk.

A talaj akusztikai jellemzése

A talaj akusztikai elnyelési tulajdonságai elsősorban a porózusságával függenek össze. A tömör talaj általában visszaverő, a porózus talaj pedig elnyelő hatású.

Az üzemi számítások céljára a talaj akusztikai elnyelését a 0 és 1 közé eső dimenziótlan G együttható reprezentálja. A G független a frekvenciától. A kültéri talajok G értékeit a 2.5.a táblázat tartalmazza. A G együttható átlaga az útvonal mentén általában 0 és 1 közé esik.

2.5.a táblázat

G értékek a különböző talajtípusoknál

A G path definíció szerint az elnyelő hatású talaj részaránya a teljes vizsgált útvonal mentén.

Ha a forrás és a megítélési pont olyan közel helyezkedik el egymáshoz, hogy d p ? 30( z s + z r ), akkor a forrás közelében levő talaj típusa, ill. a megfigyelő közelében levő talaj típusa közötti különbség elhanyagolható. Ennek figyelembevétele érdekében tehát a G path talajtényező végső alakját korrigálni kell a következőképpen:

ahol G s a forrás területének talajtényezője. G s = 0 közutakra ( 4 ) és merevlemezes felépítményekre. G s = 1 a kavicságyazatos vasúti pályákra. Ipari források és üzemek esetében nem létezik általános érvényű érték.

A G az áramlási ellenállással van összefüggésben.

2.5.b ábra

A G path talajegyüttható meghatározása adott terjedési útvonalra

A homogén, ill. a kedvező körülményekre érvényes számításokról szóló következő két alszakasz bevezeti az általános jellegű ? w és ? m jelölést a talaj elnyelésére. A 2.5.b táblázat adja meg az összefüggést e jelölések, ill. a G path és G' path változók között.

2.5.b táblázat

Összefüggés a ? w és ? m , ill. a (G path , G' path ) között

Számítások homogén körülmények között

A földhatás által homogén körülmények között okozott csökkenés a következő egyenletek szerint számítható:

if G path ? 0

ahol

fm az érintett frekvenciasáv névleges középfrekvenciája Hz-ben, c a hang sebessége levegőben – ez 340 m/s-mal egyenlő, C f pedig definíció szerint a következő:

ahol a w értékeit az alábbi egyenlet adja meg:

? w vagy G path , vagy G ' path értékével egyenlő, attól függően, hogy a földhatás diffrakcióval vagy anélkül számítjuk, a forrás alatti talaj természete szerint (valós forrás vagy diffrakciós). Ez a következő alszakaszokban kerül megadásra, és a 2.5.b táblázat foglalja össze.

az A ground,H .alsó határa

( S i , R ) útvonalra homogén körülmények között diffrakció nélkül:

Diffrakcióval történő számításnál lásd a diffrakcióról szóló szakaszt a ? w és ? m definíciójához.

Ha G path = 0: A ground,H = – 3 dB

A – 3(1 – ? m ) kifejezés azt a tényt veszi figyelembe, hogy ha a forrás és a megítélési pont egymástól távol van, akkor a forrásoldali első visszaverődés már nem a zajforrás talapzatáról történik, hanem a természetes talajról.

Számítás kedvező körülmények között

Kedvező körülmények között a földhatást az A ground,H egyenletével számítjuk ki, feltéve, hogy elvégzik a következő módosításokat:

A ? z s és ? z r magassági korrekciók tükrözik a hangsugár elhajlásának jelenségét. A ? z T a turbulencia hatását veszi figyelembe.

? m vagy G path , vagy G ' path értékével is egyenlő lehet, attól függően, hogy a földhatást diffrakcióval vagy anélkül számítjuk, a forrás alatti talaj természete szerint (valós forrás vagy diffraktált). Ez a következő alszakaszokban kerül megadásra.

( S i , R ) útvonalra kedvező körülmények között diffrakció nélkül:

Diffrakcióval történő számításnál lásd a következő szakaszt a ? w és ? m definíciójához.

Diffrakció

Általános szabályként a diffrakciót a terjedési útvonalon fekvő egyes akadályok felső végénél kell megvizsgálni. Ha a terjedési útvonal „elegendően magasan” halad el a diffrakciós perem felett, akkor A dif = 0 tételezhető fel, és közvetlen nézet számítható, elsősorban az A ground . kiértékelésével.

A gyakorlatban az egyes frekvenciasáv-középfrekvenciáknál a ? útvonalkülönbség a - ? /20 mennyiséggel kerül összehasonlításra. Ha az akadály nem hoz létre diffrakciót – ez pl. a Rayleigh-feltétel szerint határozható meg –, akkor az érintett frekvenciasávra nem szükséges az A dif kiszámítása. Más szóval ebben az esetben A dif = 0. Egyéb esetekben az A dif számítása a jelen szakasz többi részében leírtak szerint történik. Ez a szabály homogén és kedvező körülmények, ill. egyszeres és többszörös diffrakció esetén is érvényes.

Ha adott frekvenciasávra a számítást a jelen szakaszban leírt eljárással végzik, akkor a teljes hangnyomásszint csökkenés számításánál az A ground értéke 0 dB-lel egyenlőnek tekintendő. A földhatást közvetlenül a diffrakció általános számítási egyenletében vesszük figyelembe.

Az itt javasolt egyenletekkel a vékony árnyékolókon, vastag árnyékolókon, épületeken, (természetes vagy mesterséges) földpadokon keletkező, ill. a töltések, bevágások és viaduktok peremén okozott diffrakció dolgozható fel.

Ha a terjedés útvonalán több diffrakciót okozó akadály is van, akkor ezeket többszörös diffrakcióként kell figyelembe venni, az útvonaleltérés számításáról szóló következő szakaszban leírt eljárás szerint.

Az itt bemutatott eljárások mind homogén, mind kedvező körülmények között használatosak a csökkenések számítására. A hullámelhajlást az útvonaleltérés számításánál, valamint a diffrakció előtti és utáni földhatások számításánál vesszük figyelembe.

Általános elvek

A 2.5.c ábra mutatja a diffrakció okozta csökkenés számításának általános módszerét. E módszer alapja a terjedési útvonal két részre történő felbontása: a forrás és a diffrakciós pont között elhelyezkedő „forrásoldali” útvonalra, valamint a diffrakciós pont és a megítélési pont között elhelyezkedő „megítélési oldali” útvonalra.

A következők kerülnek kiszámításra:

2.5.c ábra

A diffrakció okozta csökkenés számításának geometriája

ahol

A talajnak a forrás és a diffrakciós pont közötti, valamint a diffrakciós pont és a megítélési pont közötti egyenetlenségét először a forrásoldali, majd a megítélési oldali talajközépsíkhoz (két talajközépsíkhoz) viszonyított egyenértékű magasságok számításával vesszük figyelembe, a szignifikáns talaj feletti magasságokról szóló alszakaszban leírtak szerint.

Tiszta diffrakció

A földhatások nélküli tiszta diffrakció esetén a csökkenést a következő adja meg:

ahol

? a hullámhossz a vizsgált frekvenciasáv névleges középfrekvenciáján;

? az útvonaleltérés a diffrakciós útvonal és a közvetlen útvonal között (az útvonaleltérés számításáról lásd a következő alszakaszt);

C ” a többszörös diffrakciót figyelembe vevő együttható:

C ” = 1 egyetlen diffrakció esetén.

Többszörös diffrakció esetén, ha e a teljes távolság az útvonal mentén (O1 … O2 + O2 ... O3 + O3 ... O4 a „gumiszalagos” módszerből – lásd 2.5.d és 2.5.f ábrák) és ha e nagyobb, mint 0,3 m (ha ez nincs így, akkor C ” = 1), akkor ezt az együtthatót a következő képlet adja meg:

A ? dif értékkészletének szélsőértékei a következők:

Az útvonalkülönbség számítása

A ? útvonalkülönbséget a forrást és a megítélési pontot tartalmazó függőleges síkban számítjuk. Ez a Fermat-elvvel összefüggő közelítés. A közelítés ennél az esetnél alkalmazható marad (vonalforrások). A ? útvonalkülönbség a következő ábrák szerint számítható, a tényleges helyzettől függően.

Homogén körülmények

2.5.d ábra

Az útvonalkülönbség számítása homogén körülmények között. Az O , O 1 és O 2 a diffrakciós pontok

Megjegyzés: A ? képletét mindegyik konfigurációra megadjuk.

Kedvező körülmények

2.5.e ábra

Az útvonalkülönbség kiszámítása kedvező körülmények között (egyszeres diffrakció esetén)

Kedvező körülmények között feltesszük, hogy a három görbült hangsugár ( SO , OR és SR) ? görbületi sugara azonos, és a következő összefüggés határozza meg:

A hangsugár MN görbéjének hosszát M^N jelöli kedvező körülmények között. A hosszúság a következővel egyenlő:

Elvileg háromféle forgatókönyvet kell figyelembe venni a kedvező körülmények közötti ? F útvonalkülönbség számításánál (lásd 2.5.e ábra). Gyakorlatilag két egyenlet is elegendő:

ahol A az SR egyenes hangsugár, valamint a diffrakciót okozó akadály meghosszabbításának metszéspontja.

Kedvező körülmények között, többszörös diffrakció esetén:

2.5.f ábra

Példa az útvonalkülönbség számítására kedvező körülmények között, többszörös diffrakció esetén

A 2.5.f ábrán látható forgatókönyvnél az útvonalkülönbség:

Az A dif hangnyomásszint csökkenés számítása

A diffrakció okozta hangnyomásszint csökkenés számítása a forrásoldali és megítélési oldali földhatást figyelembe véve a következő általános egyenletekkel számítható:

ahol

A ? ground(S,O) tag számítása

ahol

A ? ground(O, R) tag számítása

ahol

A G ' path korrekciót itt nem kell figyelembe venni, mivel forrásnak a diffrakciós pont számít. A G path ezért felhasználásra kerül a földhatások számításában, az egyenlet alsó küszöbtagjánál is, amely így – 3(1- G path ).

Függőleges peremre vonatkozó forgatókönyvek

A (2.5.21.) egyenlet ipari zaj esetén felhasználható a függőleges peremeken keletkező diffrakciók (oldalirányú diffrakciók) számítására is. Ilyen esetben az A dif = ? dif(S,R) összefüggést tételezzük fel, és az A ground megmarad. Ezenkívül az A atm és A ground számítandó a terjedési útvonal teljes hosszából. Az A div továbbra is a d közvetlen távolságból kerül kiszámításra. A (2.5.8) és (2.5.6) sorrendben a következő alakot öltik:

A ? dif felhasználásra kerül homogén körülmények esetén a (2.5.34.) egyenletben.

Visszaverődések függőleges akadályokon

Elnyelés miatti csökkenés

A függőleges akadályokról történő visszaverődés tükörforrások segítségével írható le. Az épülethomlokzatokról és zajvédő falakról történő visszaverődést tehát így kezeljük.

Az akadályok akkor tekintendők függőlegesnek, ha szögük 15°-nál kisebb a függőlegeshez képest.

Ha olyan objektumokról történik visszaverődés, amelyek a függőlegessel 15°-os vagy annál nagyobb szöget zárnak be, akkor az adott objektumot nem vesszük figyelembe.

Azon akadályokat, amelyeknek legalább az egyik mérete kisebb, mint 0,5 m, a speciális elrendezések kivételével figyelmen kívül kell hagyni ( 5 ) .

Megjegyzendő, hogy a talajról való visszaverődésekkel itt nem foglalkozunk. Ezeket a határfelületi jelenségek miatti (talaj, diffrakció) hangnyomásszint csökkenés számításánál vesszük figyelembe.

Ha L WS az S forrás hangteljesítményszintje, és ? r az akadály felszínének elnyelési együtthatója az EN 1793-1:2013 szerint, akkor az S' tükörforrás hangteljesítményszintje a következővel egyenlő:

ahol 0 ? ? r < 1

Ezután a fent leírt terjedési veszteségek úgy kerülnek alkalmazásra erre a terjedési útvonalra (tükörforrás, megítélési pont ), mint egy közvetlen terjedési útra.

2.5.g ábra

Tükörkép-visszaverődés akadályon a tükörképforrások módszerével (S: forrás, S': tükörforrás, R: megítélési pont)

Retrodiffrakció miatti csökkenés

A hangterjedési útvonalak geometriai kutatásában a függőleges akadályon (zajvédő fal, épület) történő visszaverődésnél a hangsugár beesésének az akadály felső pereméhez viszonyított pozíciója meghatározza a ténylegesen visszavert energia többé-kevésbé szignifikáns hányadát. A hangsugár visszaverődése során vesztett akusztikai energiát retrodiffrakció okozta veszeteségnek nevezzük.

Ha két függőleges fal között potenciálisan több visszaverődés történik, akkor legalább az egyik visszaverődést figyelembe kell venni.

Árok esetében (pl. a 2.5.h ábrán látható helyzetben) a retrodiffrakció miatti csökkenést a tartófalakon történő összes visszaverődésre alkalmazni kell.

2.5.h ábra

4-edrendben visszavert hangsugár árokban futó pályánál: tényleges keresztmetszet (fent), kiegyenesített keresztmetszet (lent)

Ebben a megjelenítésben a hangsugár úgy éri el a megítélési pontot, hogy „egymás után keresztülhalad” az árok tartófalain, melyek így nyílásokhoz hasonlíthatóak.

A nyíláson keresztül történő terjedés számításakor a megítélési pontban a hangtér a közvetlen hangtér, valamint a nyílás szélei által diffraktált hangtér összege. Ez a diffraktált hangtér biztosítja az átmenet folytonosságát az akadálymentes terület és a hangárnyékban lévő terület között. Ha a hangsugár megközelíti a nyílás szélét, a közvetlen hangtérben csökkenés lép fel. A számítás azonos az akadálymentes területen, zajvédő fal okozta csökkenés számításával.

Az egyes retrodiffrakciókhoz tartozó ? ' útvonalkülönbség az S és R között az egyes O felső peremeknél mért relatív útvonalkülönbség mínusz egyszerese, a sorrendbe állított keresztmetszetek szerint (lásd 2.5.i ábra).

2.5.i ábra

Útvonaleltérés a második visszaverődésnél

A (2.5.36.) egyenletben a „mínusz” előjel azt jelenti, hogy a megítélési pontot itt úgy tekintjük, hogy akadálymentes térben van.

A retrodiffrakció okozta ? retrodif csökkenés a (2.5.37.) egyenlettel számítható, amely hasonló a (2.5.21.) egyenlethez, de eltérő jelölésekkel.

Ezt a csökkenést a közvetlen hangsugárra minden olyan alkalommal alkalmazni kell, amikor az falon vagy épületen „halad át” (verődik vissza rajta). Az S ' tükörforrás hangteljesítményszintje így a következő lesz:

Összetett hangterjedési szituációkban a visszaverődések, ill. a megítélési pont és a visszaverődések között is felléphetnek diffrakciók. Ebben az esetben a falak által okozott retrodiffrakció becsléséhez a forrás és az R' első diffrakciós pont közötti útvonalat vesszük figyelembe (így ez lesz a megítélési pont a (2.5.36.) egyenletben). Ezt az elvet a 2.5.j ábra illusztrálja.

2.5.j ábra

Útvonalkülönbség diffrakció jelenlétében: tényleges keresztmetszet (fent) és kiegyenesített keresztmetszet (lent)

Többszörös visszaverődés esetén minden egyes visszaverődés hatását összegezni kell.

2.6. Általános rendelkezések – Repülőgépzaj

2.6.1. Definíciók és szimbólumok

Ebben a szakaszban néhány fontos fogalmat ismertetünk, az e dokumentumban nekik tulajdonított jelentéssel együtt. A lista nem hiánytalan: csak a gyakran használatos kifejezéseket és rövidítéseket tartalmazza. A többit azon a helyen ismertetjük, ahol először szerepelnek.

A (fogalmak után megadott) matematikai szimbólumok a szövegtörzs egyenleteiben használt fő szimbólumok. A többi, a szövegben és a függelékekben használt szimbólum definíciója azon a helyen olvasható, ahol az adott szimbólumok szerepelnek.

Rendszeresen felhívjuk a figyelmet arra, hogy a hang és a zaj kifejezés e dokumentum keretei között felcserélhető. A zaj szónak szubjektív értelme van – az akusztikai szakemberek rendszerint „nemkívánatos hangként” definiálják –, a repülőgépzaj korlátozásának szakterületén azonban csak „hang” jelentése van, azaz az akusztikai hullámmozgás által a levegőben továbbított energiát jelöli. A › szimbólum kereszthivatkozásokat jelöl a listában szereplő egyéb fogalmakra.

Fogalmak

Szimbólumok

Indexek

2.6.2. Minőségbiztosítás – keretfeltételek

A bemenő értékek pontossága

Az adott forrás kibocsátási szintjét befolyásoló összes bemenő értéket – a forrás pozícióját is beleértve – legalább azzal a pontossággal kell meghatározni, amely a forrás kibocsátási szintjének ± 2dB(A) értékű bizonytalanságát eredményezi (minden más paraméter változatlansága esetén).

Alapértelmezett értékek használata

A módszer alkalmazása során a bemenő adatok a tényleges használatot tükrözik. Általánosságban nem szabad alapértelmezett bemenő adatokra, ill. feltételezésekre hagyatkozni. Ez különösen érvényes a radaradatokból származtatott repülési útvonalakra, amelyeket mindig használni kell, ha vannak ilyenek és minőségük kielégítő. A radaradatokból származtatott repülési útvonalak helyett az alapértelmezett bemenő adatok és a feltételezések használata – például modellezett útvonalak esetében – akkor elfogadható, ha a tényleges adatok összegyűjtése aránytalanul magas költségekkel járna.

A számításokhoz használt szoftver minősége

A számításokhoz alkalmazott szoftvernek az itt leírt módszereknek történő megfelelőséget igazolniuk kell: ehhez az eredményeket tesztesetekkel kell összehasonlítani.

2.7. Repülőgépzaj

2.7.1. A dokumentum célja és tárgya

A repülőterek körüli repülőgépzaj-terhelés kiterjedését és nagyságát zajtérképekkel ábrázoljuk, melyeken a zajterhelést egy adott zajmérőszám, ill. zajmutató mutatja. A zaj-izovonal olyan vonal, melynek mentén a zajmutató értéke állandó. A zajmutató értéke valamilyen módon az adott időszak – általában adott számú nap vagy hónap – során fellépő összes különálló repülőgépzaj-eseményt összegzi.

A közeli repülőtérre, ill. onnan elrepülő gép földfelszíni pontokon észlelhető zaja számos tényezőtől függ. Ezek közül a legfontosabbak a repülőgép és hajtóművének típusa; a magán a repülőgépen alkalmazott tolóerő-, fékszárny- és repsebesség-változtatási műveletek; a vizsgált pontok különböző repülési útvonalaktól mérhető távolsága; valamint a helyi topográfia és időjárás. A repülőtéri műveleteknél rendszerint különböző típusú repülőgépeket, eltérő repülési műveleteket és számos üzemi tömeget kell figyelembe venni.

A zaj-izovonalak a helyi zajmutató-értéksorok matematikai számításával jönnek létre. Ez a dokumentum részletesen ismerteti az egyedi repülőgép-zajesemények szintjének kiszámítási módját egy konkrét megfigyelési pontra repülésenként, ill. repülési típusonként, mely szinteket azután valamilyen módon átlagolva, azaz kumulálva megkaphatók a zajmutatók értékei az illető ponton. A szükséges zajmutató-értéksor előállításához pusztán szükség szerint meg kell ismételni a számításokat a különböző repülőgépmozgásokra – de ügyelni kell arra, hogy a hatásfok maximális legyen, azaz ki kell zárni a „zaj szempontjából nem szignifikáns” eseményeket (azaz azokat, amelyek a zajösszeghez nem járulnak hozzá szignifikáns módon).

Ahol a repülőtéri műveletekkel összefüggő, zajt generáló tevékenységek nem járulnak hozzá lényeges mértékben a lakosság repülőgépzajnak való kitettségéhez és az ahhoz kapcsolódó zaj-izovonalakhoz, ott ezeket figyelmen kívül lehet hagyni. Az ilyen műveletek között a következők szerepelnek: helikopterek, gurulás, motortesztelés, ill. segédhajtóművek használata. Ez nem szükségszerűen jelenti azt, hogy ezek hatása nem szignifikáns; ahol ilyen körülmények állnak fenn, ott a források a 2.7.21. és 2.7.22. bekezdésekben leírtak szerint felmérhetők.

2.7.2. A dokumentum felépítése

A zaj-izovonalak létrehozásának eljárását a 2.7.a ábra mutatja. A zaj-izovonalakat különböző célokkal lehet létrehozni; általában e célok határozzák meg, hogy a bemenő adatokat milyen forrásból kell beszerezni és hogyan kell feldolgozni. A bekövetkezett zajhatásokat leíró zaj-izovonalak a valós repülőgépes műveleteket rögzítő anyagokból hozhatók létre – a mozgások, tömegek, radarral mért repülési útvonalak stb. alapján. A jövőre vonatkozó tervezéshez szükséges zaj-izovonalaknál nagyobb szerep jut az előrejelzéseknek – a közlekedési és repülési pályák, ill. a jövőbeli repülőgépek teljesítmény- és zajjellemzői előrebecslésének.

2.7.a ábra

A zaj-izovonal létrehozásának eljárása

A különböző repülőgépmozgások mindegyikét a repülési adatok forrásától függetlenül a repülési útvonal geometriája, valamint az illető útvonalon haladó repülőgép zajkibocsátása alapján definiáljuk (a zajt és repülési útvonalat tekintve lényegében azonos mozgásokat egyszerű szorzás útján szerepeltetjük. A zajkibocsátás a repülőgép jellemzőitől, elsősorban a hajtóművei által létrehozott teljesítménytől függ. Az ajánlott módszertan szerint a repülési útvonalat szakaszokra kell felosztani. A 2.7.3–2.7.6. pontok bemutatják a módszertan elemeit, és megmagyarázzák az alapját képező szakaszokra bontás elvét, azaz azt, hogy a megfigyelt esemény zajszintje a repülési útvonal összes „zaj szempontjából szignifikáns” szakaszán megfigyelhető zajhozzájárulások összege, melyek mindegyike a többitől függetlenül számítható. A 2.7.3–2.7.6. pontok azt is ismertetik, hogy a zaj-izovonalak sorozatának létrehozásához milyen bemenő adatok szükségesek. A szükséges üzemi adatok részletes ismertetése az A. függelékben olvasható.

Azt, hogy az előfeldolgozott bemenő adatokból hogyan számíthatók a repülési útvonal szegmensei, a 2.7.7–2.7.13. pontok mutatják be. Ehhez a repülőgépek repülési teljesítményének elemzése szükséges, melynek egyenleteit részletesen a B. függelék tartalmazza. A repülési útvonalak pontos vonala jelentős mértékben változó – bármely útvonalon haladó repülőgép pozíciója egy adott tartományon belül szór a légköri viszonyokban, a repülőgép súlyában és repülési műveleteiben, a légiirányítás korlátozásaiban stb. fellépő eltérések miatt. Ennek figyelembevételéhez minden repülési útvonalat statisztikai módon írunk le – központi, azaz „gerinc-” útvonal, valamint az azt kísérő szórt útvonalak sorozata alakjában. Ezt szintén a 2.7.7–2.7.13. pontok ismertetik, hivatkozással a C. függelékben olvasható kiegészítő információkra.

A 2.7.14– 2.7.19. pontok ismertetik az egyedi események zajszintszámításának módszereit – azaz annak a zajnak a számítását, amelyet a talaj adott pontján egy légi jármű mozgása generál. A D. függelék az NPD adatok újraszámításával foglalkozik a vonatkoztatásitól eltérő körülmények esetén. Az E. függelék a repülési útvonal véges hosszúságú szakaszaitól érkező hangsugárzást definiáló modellben alkalmazott akusztikus dipólforrást mutatja be.

A 3. és 4. pontban leírt modellezési összefüggések alkalmazása a vonatkozó repülési útvonalakon kívül a kérdéses légi jármű megfelelő zaj- és teljesítményadatait is igényli.

A számítás magját az egy adott légijármű-mozgás egy adott megfigyelési pontban érvényes eseményszintjének meghatározása jelenti. A számítást minden légijármű-mozgásra, a szükséges zaj-izovonalak várt kiterjedését lefedő, előre előírt teljes pontsorozatra el kell végezni. Az egyes pontokban az eseményszinteket valamilyen módon összegezni vagy átlagolni kell ahhoz, hogy képezni lehessen a „kumulált zajszintet”, ill. a zajmutató értékét. Az eljárásnak ezt a részét a 2.7.20. és a 2.7.23– 2.7.25. pontok írják le.

A 2.7.26–2.7.28. pontok összefoglalják a zaj-izovonalak zajmutató-értéksorokhoz történő illesztésének lehetőségeit és követelményét. E pontok iránymutatást adnak a zaj-izovonalak képzéséhez és az utófeldolgozáshoz.

2.7.3. A szakaszokra bontás elve

Egy adott légi járműre az adatbázis tartalmazza a bázis zaj-teljesítmény-távolság (NPD) összefüggéseket. Ezek állandó sebességű, egyenes vonalú repülést, vonatkoztatási sebességet , adott vonatkoztatási légköri viszonyokat és a megadott repülési konfigurációt feltételezve a távolság függvényében definiálják a legnagyobb hangnyomásszinteket és a zajeseményszinteket közvetlenül a légi jármű alatt ( 6 ) . A zajmodellezés keretei között a kulcsfontosságú hajtómű teljesítményt valamelyik zajjal összefüggő teljesítményparaméter reprezentálja; általában a korrigált nettó tolóerő paramétere használatos. Az adatbázisból meghatározott bázis eseményszinteket módosítani kell először a tényleges (azaz a modellezett), ill. a vonatkoztatási légköri viszonyok közötti eltérés és (zajeseményszint esetén) a légi jármű sebességének figyelembevételéhez, másodszor pedig a nem közvetlenül a légi jármű alatt elhelyezkedő megítélési pontok, azaz a lefelé, ill. az oldalirányba sugárzott zaj különbségének figyelembevételéhez. Az utóbbi különbség oka az oldalirányú irányítottság (a hajtómű beépítésének hatása) és az oldalirányú csillapítás . Azonban az így módosított zajeseményszintek is csak az állandó sebességgel, vízszintesen repülő légi jármű teljes zajára érvényesek.

A szakaszokra bontás az a folyamat, amellyel az ajánlott zajkontúrmodell illeszthető a végtelen útvonal NPD és oldalirányú adataihoz a megítélési pontot a nem egyenletes (azaz a légi jármű változó repülési konfigurációjával jellemezhető) repülési útvonalról elérő zaj számításánál. Valamely légijármű-mozgás miatti zajterhelés számításához a repülési útvonalat egyenes vonalú szakaszok összefüggő sorozatával helyettesítjük, mely szakaszok mindegyike a végtelen pálya egy véges részének tekinthető, amelyre az NPD és az oldalirányú korrekciók ismertek. Az esemény legnagyobb hangnyomásszintje egyszerűen a különálló szakaszok értékei közül a legnagyobb. A teljes zajesemény időben integrált szintjének számításához elegendő számú szakaszról érkező zajt kell összegezni: azon szakaszok zaját, melyek szignifikánsan hozzájárulnak az esemény teljes zajához.

Annak becslési módszere, hogy egyetlen véges szegmens mekkora zajjal járul hozzá az integrált zajeseményszinthez, tisztán empirikus jellegű. Az F energiafrakció – a szakasz zaja a teljes végtelen útvonal zajának arányában kifejezve – viszonylag egyszerű kifejezéssel leírható, mely lehetővé teszi, hogy figyelembe vegyük a légi jármű zajának longitudinális irányítottságát és azt, hogy a megítélési pontból hogyan lehet „rálátni” a szakaszra. Annak egyik oka, hogy általában miért elegendő egy egyszerű empirikus módszer, az, hogy a zaj legnagyobb része a megítélési ponthoz legközelebbi szakasztól érkezik – arról a szakaszról, amelyre (nem valamelyik végére) a megítélési pont megközelítésének legközelebbi pontja ( closest point of approach (CPA) ) esik. Ez azt jelenti, hogy a nem szomszédos szakaszoktól érkező zajt úgy lehet egyre nagyobb mértékben közelítő értékkel is megadni a pontosság jelentős mértékű romlása nélkül, ahogy azok egyre távolabb helyezkednek el a megítélési ponttól.

2.7.4. Repülési útvonalak: Pályák és profilok

A modellezés során a repülési útvonal (vagy röppálya) a légi jármű térben és időben történő mozgásának teljes leírása ( 7 ) . A tolóerővel (vagy más, a zajjal összefüggő teljesítményparaméterrel) együtt ez az az információ, amelyre a repülés által generált zaj számításához szükség van. A pályavetület a repülési útvonal függőleges vetülete vízszintes talajra. Ennek és a függőleges repülési profilnak a kombinációjából jön létre a 3 dimenziós repülési útvonal. A szakaszokra bontásos modellezés megköveteli, hogy minden különálló légijármű-mozgás repülési útvonalát összefüggő egyenes szakaszok sorával írjuk le. A szakaszokra bontás végrehajtásának módját a pontosság és a hatékonyság közötti egyensúlyra törekvés diktálja – a tényleges, görbe vonalú repülési útvonalat elegendően pontosan kell közelíteni, ugyanakkor a számítási terhelést és az adatszükségletet a szükséges minimálisra kell csökkenteni. Mindegyik szakaszt a végpontjainak geometriai koordinátái, valamint a légi jármű hozzá tartozó sebességi és hajtómű teljesítmény-paraméterei (amelyektől a hangkibocsátás függ) határozzák meg. A repülési útvonalak és a hajtómű-teljesítmény többféleképpen határozhatók meg, elsősorban a) egy sorozat eljárási lépés szintetizálásával és b) a mért repülési profiladatok elemzésével.

A repülési útvonal szintetizálása a) a következők ismeretét (vagy feltételezését) igényli: pályavetületek, azok oldalirányú szóródása, a légi jármű tömege, sebessége, a fékszárnyakkal és a tolóerő-szabályozással végzett műveletek, a repülőtér tengerszinthez viszonyított magassága, valamint a szélerősség és a levegő hőmérséklete. A repülési profilnak a szükséges meghajtási és aerodinamikai paraméterekből történő számítási egyenleteit a B. függelék tartalmazza. Mindegyik egyenletben szerepelnek az egyes konkrét légijármű-típusok empirikus adatain alapuló együtthatók (és/vagy állandók). A B. függelék aerodinamikai-teljesítmény-egyenletei a légi járművek üzemi tömegének, ill. repülési eljárásának tetszőleges ésszerű kombinációját képesek figyelembe venni, beleértve a különböző felszállási össztömegekkel végzett műveleteket is.

A mért adatok elemzése b), pl. a fedélzeti adatrögzítőkből, radarból vagy más légijármű-követő berendezésből származó adatok elemzése „visszafejtést” jelent, azaz tulajdonképpen a szintetizálási eljárás a) fordítottja. Ahelyett, hogy a légi jármű és a hajtómű állapotát a repülési útvonal szegmenseinek végénél a sárkányra ható toló- és aerodinamikai erők hatásainak integrálásával becsülnénk, az erők becsléséhez felosztjuk a sárkány magasság- és sebességváltozásait. A repülési útvonal információinak feldolgozására szolgáló módszereket a 2.7.12. szakasz ismerteti.

A végső zajmodellezési alkalmazásban elméletileg minden különálló repülést különállóan lehetne reprezentálni: ez garantálná, hogy a repülési útvonalak térbeli szóródását – amely igen jelentős lehet – pontosan lehessen figyelembe venni. Annak érdekében azonban, hogy az adatok előkészítési munkáját és a számítógépes feldolgozás időt ésszerű korlátok között lehessen tartani, a bevált gyakorlat szerint a repülési útvonalseregeket kisszámú, oldalirányban eltolt „alvetületekkel” reprezentálják. (A függőleges szóródás általában kielégítő módon reprezentálható azzal, ha a légi jármű változó súlyának a függőleges profilokra gyakorolt hatását figyelembe vesszük.)

2.7.5. Repülőgépzaj és -teljesítmény

Az I. függelékben közölt ANP adatbázis a legtöbb létező légijármű-típusra tartalmaz adatokat. Az olyan légijármű-típusok, ill. változatok, amelyekhez jelen pillanatban még nem szerepelnek adatok, a legkielégítőbben más, általánosságban hasonló, az adatbázisban szereplő légi járművek adataival reprezentálhatók.

Az ANP adatbázis tartalmazza az alapértelmezett „eljárási lépéseket”, melyek lehetővé teszik a repülési profilok létrehozását legalább egy elterjedt indulási zajcsökkentési eljáráshoz. Az adatbázis legfrissebb bejegyzései két különböző indulási zajcsökkentési eljáráshoz is megfelelőek.

2.7.6. A repülőtéri és a légi járművel végzett műveletek

Azok a konkrét esetre jellemző adatok, amelyekből egy adott repülőtéri szituációhoz a zaj-izovonalak számíthatók, az alábbiak.

Általános repülőtéri adatok

Kifutópálya adatai

Mindegyik kifutópályára:

Pályavetületi adatok

A légi járművek pályavetületeit egy sorozat koordinátával kell leírni a (vízszintes) talajsíkban. A pályavetületi adatok forrása attól függ, hogy állnak-e rendelkezésre megfelelő radaradatok. Ha igen, akkor az adatok statisztikai elemzésével megbízható gerinc-pályavetület és megfelelő hozzárendelt (szóródó) alvetületek vehetők fel. Ha nem, akkor a gerinc-pályavetületeket rendszerint a megfelelő eljárási információk alapján veszik fel, pl. a légiforgalmi tájékoztató kiadványban szereplő szabványos műszeres indulási eljárások felhasználásával. Ez a hagyományos leírás a következő információkat tartalmazza:

Minimálisan ezek az információk szükségesek az alap- (gerinc-) pályavetület definiálásához. Azonban az azon feltételezés alapján számított átlagos zajszintek, hogy a légi járművek pontosan követnék a névleges útvonalat, lokálisan több decibel nagyságrendben is pontatlanok lehetnek. Az oldalirányú szóródást reprezentálni kell, és szükség van a következő információkra:

Légiforgalmi adatok

A légiforgalmi adatok a következők:

A legtöbb zajleíró esetében szükség van arra, hogy az eseményeket (azaz a légi járművek mozgásait) átlagos napi értékként definiálják a megadott napszakokra (pl. nappal, este és éjszaka) – lásd 2.7.23–2.7.25. szakaszok .

Topográfiai adatok

A legtöbb repülőtér környékén a terep viszonylag sík. Ez azonban nincs mindig így, azaz egyes esetekben szükség lehet a terep tengerszinthez viszonyított magassága, ill. a repülőtér vonatkoztatási magassága közötti eltérés figyelembevételére. A terep tengerszinthez viszonyított magassága különösen a megközelítési pályavetületeknél fontos, ahol a légi jármű viszonylag kis magasságban üzemel.

A terep tengerszinthez viszonyított magasságának adatait rendszerint ( x,y,z ) koordináták sorozatával, egy meghatározott rácsméretű négyzethálóra adják meg. A tengerszinthez viszonyított magasság hálójának paraméterei azonban valószínűleg eltérnek a zajszámításnál alkalmazott hálóéitól. Ha ez így van, akkor az utóbbiban a megfelelő z koordináták lineáris interpolációval becsülhetők.

A síktól jelentős mértékben eltérő talaj hangterjedésre gyakorolt hatásainak átfogó elemzése bonyolult, és nem képezi a jelen módszer tárgyát. A mérsékelt egyenetlenségek „pszeudo-vízszintes” talaj feltételezésével vehetők figyelembe, azaz a vízszintes talajsíkot minden megítélési pontban egyszerűen felfelé vagy lefelé el lehet tolni az ottani tengerszinthez viszonyított magasságra (a vonatkoztatási talajsíkhoz képest) (lásd 2.7.4. szakasz).

Vonatkoztatási feltételek

A légi járművek nemzetközi zaj- és teljesítményadatait (ANP adatok) a repülőtéri zajtanulmányokban gyakran használt szabványos vonatkoztatási feltételekre normalizálva adják meg (lásd D függelék ).

Vonatkoztatási feltételek az NPD adatokhoz

1. Légköri nyomás : 101,325 kPa (1 013,25 mb)

2. Légköri elnyelődés : A D függelék D-1 táblázatában felsorolt csökkenési arányok

3. Csapadék : Nincs

4. Szélsebesség : Kisebb mint 8 m/s (15 csomó)

5. Föld feletti sebesség : 160 csomó

6. Helyi terep : Sík, puha terep, mely a légi járművek pályavetületeitől mért több kilométeren belül nem tartalmaz nagyméretű szerkezeteket vagy egyéb visszaverő objektumokat.

A légi járművek szabványosított zajmérése 1,2 m-rel a talaj felszíne felett történik. Ezt azonban külön nem szükséges figyelembe venni, mivel a modellezés céljára feltételezhető, hogy az eseményszintek viszonylag érzéketlenek a megítélési pont magasságára ( 9 ) .

A becsült és a mért repülőtéri zajszintek összehasonlítása megmutatja, hogy az NPD adatok akkor tekinthetők használhatónak, ha a felszín közeli átlagos értékek a következő határértékeken belül vannak:

Általánosan elfogadott, hogy ezek a határértékek a világ legtöbb nagyobb repülőterén teljesülnek. A D. függelék tartalmaz egy módszert az NPD adatoknak az e határértékeken kívül eső helyi viszonyokra történő átalakítására, azonban szélsőséges esetekben javasolt egyeztetni a megfelelő repülőgépgyártókkal.

Vonatkoztatási feltételek a repülőgépek aerodinamikai és hajtóműadataihoz

1. Kifutópálya tengerszinthez viszonyított magassága : Közepes tengerszint

2. Levegő hőmérséklete : 15 °C

3. Bruttó felszálló tömeg : Az ANP adatbázis az átlagos úthossz (stage length) függvényében definiálja

4. Bruttó leszálló tömeg : A maximális bruttó leszálló tömeg 90 százaléka

5. Tolóerőt szolgáltató hajtóművek : Mind

Az ANP aerodinamikai és hajtóműadatai e viszonyokat veszik alapul, azonban a táblázatban szereplő adatok az ECAC-államok repülőtereinél a vonatkoztatási adatoktól eltérő kifutópálya-magasságok és átlagos léghőmérsékletek esetén is használhatók anélkül, hogy jelentős hatással lennének a kumulált átlagos hangnyomásszint számított zaj-izovonalainak pontosságára. (lásd B. függelék .)

Az ANP adatbázis táblázatos formában tartalmazza az aerodinamikai adatokat a fenti 3. és 4. tételben említett bruttó fel- és leszálló tömegekhez. A kumulált zajszámításokhoz azonban magukat az aerodinamikai adatokat nem kell hozzáigazítani más bruttó tömegekhez; a felszállási és emelkedési repülési profilok B. függelékben leírt módszerekkel történő számításának a megfelelő üzemi bruttó felszálló tömegeken kell alapulnia.

2.7.7. A repülési útvonal leírása

A zajmodell megköveteli, hogy minden különböző légijármű-mozgást háromdimenziós repülési útvonalával, valamint az annak mentén észlelhető változó motorteljesítménnyel és sebességgel írjanak le. Szabály, hogy egy adott modellezett mozgás a teljes repülőtéri forgalom egy alkészletét, pl. egy sorozat (feltételezetten) azonos mozgás csoportját reprezentálja, melyekre ugyanaz a légijármű-típus, tömeg és üzemi eljárás jellemző, egyazon pályavetület mentén. Ez a pályavetület lehet azon számos szórt „alvetület” egyike, melyekkel az egy adott útvonalat követő pályavetületek szórási tartományát modellezzük. A pályavetületek szórási tartományait, a függőleges profilokat, valamint a légi járművek üzemi paramétereit egyaránt a szituáció bemenő adataiból kell számítani – az ANP adatbázisból származó légijármű-adatokkal együtt.

A zaj-teljesítmény-távolság adatok (az ANP adatbázisban) az olyan légi járművektől származó zajt definiálják, amelyek ideális, vízszintes, végtelen hosszúságú repülési útvonalon, állandó sebességgel és teljesítménnyel haladnak. Ahhoz, hogy ezeket az adatokat a repülőterek gyakori teljesítmény- és sebességváltoztatással járó repülési útvonalaihoz lehessen illeszteni, mindegyik útvonalat véges hosszúságú, egyenes vonalú szakaszokra kell felbontani, majd e szakaszok megfigyelési pontban észlelhető zajhozzájárulásait összegezni kell.

2.7.8. A repülési útvonal és a repülési konfiguráció közötti összefüggések

Adott légijármű-mozgás háromdimenziós repülési útvonala határozza meg a hangsugárzás, ill. a légi jármű és a megfigyelő közötti hangterjedés geometriai szempontjait. Egy konkrét légijármű-tömeg és konkrét légköri viszonyok esetén a repülési útvonalat teljes egészében a teljesítmény, a fékszárnyállás és a magasság pilóta (vagy a repüléskoordináló és optimalizáló rendszer) által végzett módosításai határozzák meg, melyek célja a légiirányítás által előírt útvonal, magasság és sebesség tartása – a légi jármű üzemeltetőjének normál üzemeltetési eljárásainak megfelelően. Ezek az utasítások és műveletek a repülési útvonalat különálló fázisokra bontják fel, melyek természetes szakaszokat alkotnak. A vízszintes síkban ezek vagy egyenes útszakaszok – amelyeket a következő fordulóig terjedő távolság határoz meg –, vagy fordulók – amelyeket a sugár, valamint a menetirány-változás határoz meg. A függőleges síkban a szakaszokat az az idő és/vagy távolság határozza meg, amely az előremeneti sebesség és/vagy magasság előírt megváltozásának megvalósításához szükséges, az előírt teljesítmény- és fékszárnybeállítások mellett. A hozzá tartozó függőleges koordinátákat gyakran profilpontoknak nevezik.

A zajmodellezéshez a repülési útvonalak információit vagy a (pilóta által végzett) eljárási lépések sorozatának szintetizálásával , vagy a radaradatok, azaz a ténylegesen megtett repülési útvonalak fizikailag mért értékeinek elemzésével lehet létrehozni. Bármely módszert alkalmazzák, a repülési útvonal vízszintes és függőleges alakját is szakaszokra kell bontani. Az útvonal vízszintes alakja (azaz 2 dimenziós vetülete a talajon) a pályavetület , melyet a bemenő és kimenő útvonal határoz meg. Az útvonal vízszintes alakja a repülési profil , melyet a profilpontok, valamint a hozzá tartozó repülési paraméterek (sebesség, bedőlési szög és teljesítmény-beállítás) határoznak meg, és amely általában a légi jármű gyártója és/vagy az üzemeltető által előírt repülési eljárástól függ. A repülési útvonal létrehozásához a 2 dimenziós repülési profil és a 2 dimenziós pályavetület egyesítésével generálják a repülési útvonal 3 dimenziós szakaszait.

Megjegyzendő, hogy az eljárási lépések adott sorozata esetén a profil függ a pályavetülettől, azaz azonos tolóerő és sebesség mellett a légi jármű emelkedési sebessége fordulókban kisebb, mint egyenes repülésben. A jelen útmutató elmagyarázza, hogy ezt a függőséget hogyan kell figyelembe venni, azt azonban nem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy ez rendkívül nagy számítási igénnyel jár, ezért a felhasználók ehelyett feltételezhetik, hogy a zajmodellezés céljára a repülési profil és a pályavetület különálló entitásként kezelhető, azaz az emelkedési profilt a fordulók nem befolyásolják. Azt azonban fontos meghatározni, hogy a fordulókhoz mekkora bedőlési szög szükséges, mivel ennek jelentős hatása van a zajkibocsátás irányítottságára.

A repülési útvonal adott szakaszáról észlelt zaj függ a szakasz megfigyelőhöz képesti geometriájától és a légi jármű repülési konfigurációjától. Ezek azonban egymástól is függenek – az egyik megváltozása a másikban is változást okoz, ezért biztosítani kell, hogy a légi jármű konfigurációja az útvonal minden pontján összhangban legyen a légi jármű útvonalon történő mozgásával.

A repülési útvonal szintetizálásánál – azaz ha a repülési útvonalat a pilóta által választott hajtómű-teljesítményt, fékszárny-szöget és gyorsulást/függőleges sebességet leíró „eljárási lépések” sorozata alapján állítják fel – a mozgás az, amelyet számítani kell. A repülési útvonal elemzésénél ennek fordítottja igaz: a hajtómű-teljesítmény beállításait a repülőgép megfigyelt mozgásából kell becsülni, melyet a radaradatokból, ill. egyes esetekben – különleges vizsgálatokban – a légi jármű fedélzeti adatrögzítőjének adataiból határoznak meg (az utóbbi esetben a hajtómű-teljesítmény rendszerint szintén szerepel az adatok között). A szakaszok végpontjainál érvényes koordinátákat és repülési paramétereket mindkét esetben bemenő adatként kell használni a zajszámításnál.

A B függelék bemutatja azokat az egyenleteket, amelyek összefüggést teremtenek a légi járműre ható erők, ill. a légi jármű mozgása között, és ismerteti azok megoldásának módját a repülési útvonalat alkotó szakaszok tulajdonságainak definiálásához. A szakaszok különböző típusai (és a B függelék velük foglalkozó szakaszai) a következők: földi felszállási kigurulás (B5), állandó sebességű emelkedés (B6), teljesítmény-korlátozás (B7), gyorsuló emelkedés és a fékszárnyak behúzása (B8), gyorsuló emelkedés a fékszárnyak behúzása után (B9), süllyedés és lassulás (B10), valamint végső leszállási megközelítés (B11).

A gyakorlati modellezés elkerülhetetlenül magában foglal bizonyos egyszerűsítést is, melynek nagysága változó – az erre vonatkozó követelmény az alkalmazás természetétől, az eredmények szignifikanciájától, valamint a rendelkezésre álló erőforrásoktól függ. Még a legalaposabban kidolgozott alkalmazásokban is általános jellegű egyszerűsítő feltételezésnek számít az, mely szerint a pályavetületek szóródásának figyelembevételénél a repülési profilok és konfigurációk az összes alvetületben ugyanazok, mint a gerinc-pályavetületben. Mivel legalább 6 alvetületet kell alkalmazni (lásd 2.7.11. szakasz), ezért ez rendkívüli mértékben csökkenti a számítási igényt, ugyanakkor csak rendkívül kis mértékben rontja a valósághűséget.

2.7.9. Repülési útvonal adatok forrásai

Radaradatok

Jóllehet a légi járművek repülési adatrögzítői nagyon jó minőségű adatokat tudnak adni, azokat nehéz megszerezni zajmodellezési célokra, ezért a radaradatokat tekintjük a repülőtereken megtett repülési útvonalak legkönnyebben elérhető információforrásának ( 10 ) . Lévén, hogy ez általában a repülőtéri zaj- és repülési útvonal megfigyelőrendszerekből elérhető, mostanra egyre inkább használjuk zajmodellezési célokra is.

A másodlagos légtérellenőrző radar a letapogató radarantenna forgási periódusával megegyező intervallumokban, jellemzően kb. 4 másodpercenként rögzített helymeghatározási koordináták sorozataként mutatja a légi járművek repülési útvonalát. A légi jármű földfelszín feletti pozíciójának meghatározása polárkoordináták – távolság és azimut – szerint történik radarvisszaverődés alapján (igaz, a megfigyelőrendszer általában Descartes-i koordinátákká alakítja ezeket); a magasságát ( 11 ) pedig a repülőgép saját magasságmérője méri, és a légtérellenőrző radarral aktivált transzponderrel továbbítja a légiforgalom-irányító számítógépnek. Ugyanakkor a rádió-interferencia és a korlátozott adatfelbontás miatti pozicionálási hibák jelentősek (bár a rendeltetés szerinti légiforgalmi irányítási célokra nézve ennek nincsenek következményei). Tehát, ha egy konkrét légi jármű mozgásának repülési útvonalára van szükség, megfelelő görbesímítási eljárással ki kell simítani az adatokat. Azonban zajmodellezési célok esetén a szokványos követelmény a repülési útvonal sávok statisztikai leírása, pl. valamely útvonal összes vagy egy adott repülőgéptípus mozgása tekintetében. Ilyenkor a vonatkozó statisztikákkal összefüggő mérési hibák átlagszámítási folyamatokkal a jelentéktelenségig csökkenthetők.

Az eljárás lépései

Sok esetben nincs mód a repülési útvonalak radaradatokon alapuló modellezésére, mert a szükséges erőforrások nem állnak rendelkezésre, vagy olyan, a jövőre vonatkozó scenario-val dolgozunk, amelyhez nincsenek radaradatok.

Radaradatok hiányában, vagy amikor azok használata nem megfelelő, a műveletekre vonatkozó útmutató, leíró anyagok alapján kell megbecsülni a repülési útvonalakat, pl. a hajózószemélyzetnek Légiforgalmi Tájékoztató Kiadványok útján adott utasításokból és a repülőgépek gépkönyveiből – ezeket nevezzük itt eljárási lépéseknek . Az ilyen anyagok értelmezésére vonatkozó tanácsokat szükség esetén a légiforgalom-irányítási hatóságoktól és repülőgép üzemeltetőktől kell kérni.

2.7.10. Koordináta-rendszerek

A lokális koordináta-rendszer

A lokális koordináta-rendszer ( x,y,z ) Descartes féle koordináta-rendszer, amelynek origója (0,0,0) a légikikötő referenciapontjában („ARP”) van ( X ARP ,Y ARP ,Z ARP ), ahol, Z ARP a repülőtér magassága és z = 0 határozza meg azt a névleges vetítési síkot, a „talajsíkot”, amelyen normál esetben a zaj-izovonalak számítás történik. A légi jármű irányszögét (?) az xy síkban az óramutató járásával megegyező irányban mérjük mágneses északtól (lásd a 2.7.b ábrán ). Valamennyi megfigyelési helyszínt, az alapszámítási négyzethálót és a zaj-izovonalak-pontokat lokális koordinátákban ( 12 ) fejezzük ki.

2.7.b ábra

A lokális koordináta rendszer ( x,y,z ) és a földfelszíni nyomvonalhoz („pályavetület”) rögzített „s” koordináta

A földfelszíni nyomvonalhoz, azaz a pályavetülethez rögzített koordináta-rendszer

Az ilyen koordináták specifikusak minden egyes pályavetületre nézve, és a repülési irány szerinti nyomvonalon mért s távolságot jelenítik meg. Az s mérése felszállási nyomvonalak esetében a kigurulás kezdetétől, megközelítési pályavetületek esetében pedig a landolási futópályaküszöbtől történik. Így az s értéke negatív lesz:

Az olyan repülőüzemi paramétereket, mint a magasságot, sebességet és teljesítményfokozatot az s függvényeként fejezzük ki.

A légi járműhöz rögzített koordináta-rendszer

A légi jármű rögzített, Descartes féle koordináta-rendszerének ( x', y', z' ) origója a légi jármű tényleges elhelyezkedésénél található. A tengelyrendszert az emelkedési szög ?, a repülési irány ? és a bedőlési szög ? határozza meg (lásd a 2.7.c ábrán ).

2.7.c ábra

Légi járműhöz rögzített koordináta-rendszer ( x',y',z' )

A domborzati viszonyok figyelembevétele

Azokban az esetekben, amikor figyelembe kell venni a domborzati viszonyokat (lásd a 2.7.6. részben), a d távolság terjedésének becslése során a légi jármű z magassági koordinátája helyére a z' = z – z o érték kerül (ahol a z o az O megfigyelési hely z koordinátája). A légi jármű és a megfigyelő közötti geometria a 2.7.d ábrán látható. A d, illetve a ? definícióit lásd a 2.7.14–2.7.19. részekben ( 13 ) .

2.7.d ábra

Felszíni magasság a pályavetület mentén (balra) és attól oldalirányban (jobbra).

A névleges vízszintes vetítési sík z = 0 áthalad a légikikötő referenciapontján. O a megfigyelő által elfoglalt hely

2.7.11. Pályavetületek

Gerinc-pályavetületek

A gerinc-pályavetület határozza meg a légi járművek által egy adott útvonalválasztás használata során bejárt pályavetületek szóródási sávjának a középvonalát. A légi járművek keltette zajok modellezése alkalmazásában vagy i. előírásszerű, elfogadott műveleti adatok, mint a pilótáknak AIP-kben biztosított utasítások, vagy pedig ii. a radaradatok – amennyiben elérhetők és megfelelnek a modellezési vizsgálat igényeinek – 2.7.9. pontban kifejtett statisztikai elemzése által határozzuk meg. A pályavetület műveleti utasításokból történő megszerkesztése normál esetben jobbára magától értetődő, mivel vagy egyenes -hossz és irány szerint meghatározott –, vagy pedig köríves – fordulási sebesség és irányváltozás szerint meghatározott – útszakaszok sorozatát írják elő; ennek ábrázolása a 2.7.e ábrán látható.

2.7.e ábra

A pályavetületgeometriája (fordulók és egyenes szegmensek)

A gerinc-pályavetületek radaradatokra illesztése bonyolultabb ennél, egyrészt mert a tényleges fordulók változó sebességen történnek, másrészt pedig mert a vonalát az adatok szórása bizonytalanná teszi. A kifejtettek szerint formalizált eljárások még nincsenek kialakítva, így az elterjedt gyakorlat az, hogy az egyenes és ívelt szegmenseket az útvonal mentén adott intervallumoknál felvett radarnyomvonalak keresztmetszeteiből kiszámított átlagpozíciókkal rendelik össze. A jövőben várható, hogy ennek a feladatnak a végrehajtásához számítógépes algoritmusokat fejlesztenek ki, ám jelenleg a modellező döntheti el, hogy miként használja legelőnyösebben a rendelkezésére álló adatokat. Jelentős tényező, hogy a légi jármű sebessége és fordulósugara meghatározza a bedőlés szögét, és – amint a 2.7.19. pontban látni fogjuk – a hangsugárzás repülési útvonal körüli aszimmetriái meghatározóan befolyásolják a földfelszíni zajt, ugyanígy magát a repülési útvonal pozícióját is.

Az egyenes irányú repülésből fix sugarú fordulóba való átmenet elméletben az ? bedőlési szög azonnali alkalmazását igényelné, ez azonban fizikai lehetetlenség. A bedőlési szög valójában véges idő alatt éri el a meghatározott sebesség és r fordulósugár fenntartásához szükséges bedőlési szöget, amely idő alatt a fordulósugár a végtelenből az r értékre szűkül. Modellezés céljából figyelmen kívül hagyhatjuk a sugárátmenetet, és feltételezhetjük, hogy a bedőlési szög egyenletesen nő nulláról (vagy valamely más kiinduló értékről) a forduló kezdésénél érvényesülő ?, majd a forduló végén kialakuló következő ? értékre ( 14 ) .

Pályavetület szóródás

Amikor csak lehetséges, az oldalirányú szóródást és az ezt megjelenítő részpályavetületeket a vizsgált repülőtérről származó korábbi és releváns tapasztalatokra kell alapozni, jellemzően radaradat-minták elemzésével. Az első lépés az adatok útvonal szerinti csoportosítása. A felszállási pályavetületeket számottevő oldalirányú szóródás jellemzi, amelyet a pontos modellezés érdekében figyelembe kell venni. Az érkezési útvonalak normál esetben nagyon keskeny sávba tömörülnek a végső megközelítés vonala körül, így általában elegendő, ha az összes érkezést egyetlen pályavetülettel jelenítjük meg. Ellenben, ha a zaj-izovonalak térségében a megközelítési sávok szélesek, előfordulhat, hogy részpályavetületekkel kell őket megjeleníteni ugyanúgy, mint az indulási pályavetületeket.

Elterjedt gyakorlat, hogy valamely adott útvonal adatait egy adott adatcsoport mintájaként kezeljük, azaz egyetlen gerinc-pályavetület és elszórt részpályavetületek halmazaként jelenítjük meg. Viszont ha az ellenőrzés azt jelzi, hogy a különböző légi jármű kategóriákra vagy műveletekre vonatkozó adatok jelentősen eltérnek (pl. amennyiben a nagy és kis méretű repülőgépek fordulósugara lényegesen különböző), kívánatos lehet az adatok eltérő sávokra történő további alábontása. Az oldalirányú pályavetületszórásokat mindegyik sávnál az origótól mért távolság függvényeként kell meghatározni, ezután a szórási statisztika alapján arányosan feloszthatók a mozgások egy gerinc-pályavetület és megfelelő számú szóródott részpályavetület között.

Minthogy a pályavetületszórás hatásainak figyelmen kívül hagyása a pontosság romlása miatt általában nem javasolható, a sávra vonatkozó mért adatok hiányában hagyományos eloszlásfüggvénnyel kell meghatározni a gerinc-pályavetületet keresztező, arra merőleges, névleges oldalirányú terjedést. A zajmutatók számított értékei különösebben nem érzékenyek az oldalirányú terjedés pontos alakjára: a normál (Gauss) eloszlással a legtöbb radarral mért sáv szóródása elégséges pontossággal írható le.

Jellemzően hétpontos elkülönülő közelítést használunk (azaz a gerinc-pályavetület körül egyenlő térközre lévő 6 részpályavetülettel jelenítjük meg az oldalirányú terjedést). A részpályavetületek térköze az oldalirányú terjedés függvény standard deviációjától függ.

Normál eloszlású, S standard deviációjú pályavetületek esetében a pályavetületek 98,8 %-a azon a folyosón fog elhelyezkedni, amelynek határai ± 2,5 ? S -re találhatók. A 2.7.a táblázat adja meg a hat részpályavetület térközeit és a mindegyikükre eső összmozgás százalékos arányát. A C. függelékben találhatók az eltérő számú részpályavetület esetében használt értékek.

2.7.a táblázat

A repülőgép mozgások százalékos elosztása az S standard deviációjú normál eloszlásfüggvény esetén 7 részpályavetület esetén (az 1. számmal jelölt részpályavetület a gerinc-pályavetület).

Az S standard deviáció a gerinc-pályavetület menti s koordináta függvénye. Az A3. függelékben bemutatott repülési pályavetület adatlapon határozható meg, a gerinc-pályavetület leírásával együtt. A pl. egymással összehasonlítható repülési pályavetületeket leíró radaradatok miatti statisztikai eltérés esetleges indikátorai hiányában a következő értékek ajánlottak:

Praktikus okokból feltételezzük, hogy az S(s) a kigurulás kezdete és – a forduló mértékétől függően – s = 2 700 m vagy s = 3 300 m között nulla. Az egynél több fordulást tartalmazó útvonalakat a (2.7.2) egyenlet szerint kell kezelni. Az oldalirányú terjedés érkezések esetén a landolástól számított 6 000 méteren belül elhanyagolható.

2.7.12. Repülési profilok

A légi járművek pályavetület fölötti függőleges síkbeli mozgását – pozíció, sebesség, bedőlési szög és hajtóműteljesítmény-beállítás szempontjából – a repülési profil írja le. A modell felhasználójának egyik legfontosabb feladata, hogy olyan repülési profilt határozzon meg a repülőgépekhez, amely elégséges a modellező alkalmazás igényeinek hatékony, túlzott idő- és erőforrás felhasználás nélküli kielégítéséhez. Természetes, hogy a kimagasló pontosság eléréséhez a repülési profiloknak hűen kell tükrözniük mindazon repülési műveleteket, amelyeket meg kívánunk velük jeleníteni. Ehhez megbízható információkra van szükség a légköri viszonyokról, repülőgéptípusokról és változataikról, az üzemi tömegekről és üzemeltetési eljárásokról – tolóerő és féklap beállítás-változatokról, illetve a magasság- és sebesség-változtatások miatti kompromisszumokról –, amelyek ráadásul az érintett időszak(ok)ra nézve megfelelően átlagoltak. Az ilyen részletes információk gyakran nem állnak rendelkezésre, de ez nem feltétlenül jelent akadályt: még ha meg is kapja őket, a modellezőnek saját belátására kell hagyatkoznia, hogy megfelelő egyensúlyt alakítson ki a bemeneti információk pontossága, részletessége, illetve a kapott zaj-izovonalak szükségletei és felhasználása között.

A repülési útvonalaknak a repülőgép zajteljesítmény (ANP) adatbázisból vagy repülőgép üzembentartóktól megszerzett „eljárásrend lépésekből” történő szintetizálását a 2.7.13. pont, illetve a B. függelék ismerteti. Ez az a folyamat, amely általában az egyetlen megoldás a modellező számára, ha radaradatok nem állnak rendelkezésre, és a repülési útvonal geometriát, illetve az azzal összefüggő sebesség és tolóerő variációt is biztosítja. Normál esetben feltételezzük, hogy egy adott sávban lévő valamennyi (egyforma) repülőgép – legyen akár a gerinchez, akár a szóródott részpályavetületekhez rendelve –, a gerinc-pályavetület profilját követi.

Az eljárásrendi lépésekre vonatkozó alapértelmezett információkat biztosító ANP adatbázison túl a repülőgép-üzembentartókat tekintjük a megbízható információ, azaz az általuk használt eljárások és a légi járművek tipikus tömegadatai legjobb forrásának. Az egyes járatokra nézve a fedélzeti adatrögzítő (FDR) az „alap etalon” forrás, amelyből az összes releváns információ megszerezhető. Ám még akkor is, ha ilyen adatok rendelkezésre állnak, hatalmas feladatot jelent az előzetes feldolgozás. Ennek következtében (szem előtt tartva a szükséges modellezési gazdaságosságot is), a szokásos gyakorlati megoldás az, hogy az átlagos légi jármű tömegadatok és üzemeltetési eljárások kapcsán szakszerű feltételezésekkel élünk.

Az ANP adatbázisban szereplő alapértelmezett eljárásrendi lépések átvétele során óvatosan kell eljárni (ezeket szokás feltételezni, ha a tényleges eljárások nem ismeretesek). Ezek széles körben követett, egységesített eljárások, de nem biztos, hogy adott esetben használják-e az üzemeltetők. Komoly tényező a felszállás (és néha az emelkedés) során használt hajtómű tolóerő definíciója, amely bizonyos mértékig függhet az uralkodó körülményektől. Különösen elterjedt gyakorlat a tolóerőszintek csökkentése induláskor (a maximális elérhető tolóerőhöz képest), a hajtómű élettartamának meghosszabbítása érdekében. A B. függelékben útmutatás található a tipikus gyakorlatról, amely általában valószerűbb zaj-izovonalakat eredményez, mint a teljes tolóerő feltételezése. Amennyiben azonban például a futópályák rövidek és/vagy az átlagos levegőhőmérsékletek magasak, valószínűleg realisztikusabb teljes tolóerőt feltételezni.

Tényleges szituációk modellezésekor javítható a pontosság, ha ezt a névleges információt kiegészítjük, vagy kiváltjuk radaradatokkal. A radaradatokból az oldalsó helyzetű gerinc-pályavetületekhez hasonlóan lehet megállapítani a repülési útvonalakat, de csak azután, hogy a forgalmat repülőgéptípus és változat, illetve időnként tömeg vagy szakaszhossz szerint elkülönítettük, minekutána az egyes alcsoportokra megkapjuk a megtett felszíni távolsághoz viszonyított átlagos magasság- és sebességprofilt. A pályavetületekkel történő utólagos egyesítéskor szintén ezt az egy profilt szokás hozzárendelni mind a gerinc-, mind a részpályavetületekhez.

A légi jármű tömegének ismeretében a mozgásegyenletek megoldásával lépésről-lépésre kiszámítható a sebesség és a tolóerő. Ezt megelőzően segítséget jelent az adatok előzetes feldolgozása, hogy minimalizálni lehessen a gyorsítás mértékére vonatkozó becsléseket megbízhatatlanná tévő radarhibák hatásait. Az első lépés minden esetben a repülési útvonal újrameghatározása úgy, hogy a vonatkozó repülési szakaszok megjelenítéséhez hozzájuk illesztjük az egyenes vonalú szegmenseket. Minden szegmens osztályozása megfelelő kell, hogy legyen, úgy mint földi kigurulás, állandó sebességű emelkedés vagy süllyedés, tolóerő csökkentés, gyorsítás vagy lassítás féklapállás változtatással vagy anélkül. A légi jármű tömege és a légköri állapotok szintén előírt bemeneti adatok.

A 2.7.11. pont egyértelművé teszi, hogy különös figyelmet kell fordítani a repülési pályavetületeknek a névleges vagy gerincpályavetület körüli, oldalirányú szóródása meghatározásának. A radaradat mintákat a függőleges síkban a repülési útvonalalak hasonló szóródása jellemzi. Azonban a függőleges szóródás modellezése független változóként korántsem szokatlan gyakorlat: főként a légi járművek súlykülönbsége és olyan üzemeltetési eljárások miatt merül fel, amelyeket a forgalmi inputadatok előzetes feldolgozásakor veszünk figyelembe.

2.7.13. Repülési útvonalszegmensek megszerkesztése

Minden repülési útvonalat szegmens koordináták (csomópontok) és repülési paraméterek halmazával határozunk meg. A kiindulópont a pályavetületszegmensek koordinátáinak megállapítása. Ezt követően számítható ki a repülési profil, szem előtt tartva, hogy adott eljárásrend lépéshalmaz esetén a repülési profil a pályavetülettől függ, pl. azonos tolóerő és sebesség mellett az emelkedés sebessége alacsonyabb a fordulóban történő repülés esetében, mint egyenes repülés közben. Végül a térbeli (3D) repülési útvonal szegmensek szerkesztése következik, a síkbeli (2D) repülési profil és a síkbeli pályavetület egyesítésével ( 15 ) .

Pályavetület

A pályavetület – legyen akár gerinc-pályavetület, akár a pályaszóródás miatti részpályavetület –, a vízszintes vetítési síkban lévő ( x,y ) koordináták sorozataként vagy egyenes szegmenseket és köríveket (meghatározott r sugarú fordulókat és ?? irányváltoztatásokat) leíró földi irányítási parancsok sorozataként van meghatározva.

A szegmentálás modellezésekor az íveket ívrészekre illesztett egyenes szegmensek sorozataként jelenítjük meg. Noha ez kifejezetten nem jelenik meg a pályavetület szegmensekben, a légi járművek forduló közbeni, hossztengely menti elfordulása befolyásolja a szegmensek meghatározását. A B4. függelék elmagyarázza, hogyan kell bedőlési szögeket számítani egyenletes fordulók közben, de természetesen ezeket ténylegesen nem azonnal alkalmazzuk vagy távolítjuk el. Az egyenes és fordulórepülés, avagy egy adott és azt rögtön követő második forduló közötti átmenetek kezelésére nincs előírás. Szabályszerűségként megállapítható, hogy a felhasználóra bízott részleteknek (lásd 2.7.11. pont) várhatóan elhanyagolható hatása lesz a végső zaj-izovonalakra: a követelmény leginkább úgy szól, hogy kerülni kell a fordulók végi éles töréseket, ez pedig úgy oldható meg egyszerűen, hogy például rövid átmeneti szegmenseket veszünk fel, amelyekben a bedőlés szöge a távolsággal egyenes arányban változik. Csak abban a speciális esetben volna szükség az átmenet dinamikájának valósághűbb modellezésére, tehát a bedőlési szög adott légi jármű típusokhoz rendelt megadására, és megfelelő hossztengely menti elfordulási ráták alkalmazására, ha ez várhatóan lényeges hatást gyakorolna a végső zaj-izovonalakra. Jelen esetben elégséges kijelenteni, hogy bármely forduló végi ?? trans részíveket a bedőlési szög változására vonatkozó követelmények szabják meg. A ?? – 2??? trans fokos irányváltású ív fennmaradó részét n sub részívre osztjuk az alábbi egyenlet szerint:

ahol az int( x ) az a függvény, amely az x egész-szám részét adja meg. Ezután az egyes részívek ?? sub irányváltását kell kiszámítani az alábbiak szerint:

ahol az n sub kellően nagy kell, hogy legyen annak biztosításához, hogy ?? sub ? 30 fok. Az ívek (a végeiken lévő átmeneti alszegmensek nélküli) szegmentálását a 2.7.f ábrán ( 16 ) mutatjuk be.

2.7.f ábra

A fordulókat ? s hosszúságú szegmensekre osztó repülési útvonal szegmensek szerkesztése (a felső nézet a vízszintes síkban, az alsó nézet a függőleges síkban)

Repülési profil

Az egyes repülési útvonalszegmenseket leíró paraméterek azok kezdeténél (1. utótag) és végénél (2. utótag):

A repülési útvonal eljárásrendi lépéssorból történő felépítéséhez ( repülési útvonal egyesítés ) a szegmenseket sorrendbe szerkesztjük, úgy, hogy a végpontoknál elérjük a szükséges feltételeket. Az egyes szegmensek végpont-paraméterei válnak a következő szegmensek kezdőpont-paramétereivé. Bármelyik szegmens számításánál a kezdeti paraméterek ismertek, a végén szükséges feltételeket pedig az eljárásrendi lépés határozza meg. Magukat a lépéseket vagy az ANP szerinti alapértékek, vagy a felhasználó határozza meg (pl. a repülőgépek üzemeltetési kézikönyveiből). A végső feltételek általában a magasság és sebesség; a repülési útvonal felépítésének feladata az adott feltételek elérése során megtett távolság magállapításában rejlik. A meg nem határozott paraméterek megállapítása a B. függelékben ismertetett repülési teljesítmény számításokkal történik.

Amennyiben a pályavetület egyenes, a repülési útvonal pontok és a hozzájuk kapcsolódó paraméterek a pályavetülettől függetlenül is megállapíthatóak (a bedőlési szög mindig nulla). A pályavetületek azonban ritkán egyenesek, általában fordulókat is tartalmaznak, és a legjobb eredmények elérése érdekében ezeket számításba kell venni a síkbeli repülési útvonal megállapítása során, a pályavetület csomópontoknál szükség szerint alábontva a repülési útvonal szegmenseket, hogy be lehessen szúrni a bedőlési szög változásait. Szabályként megállapítható, hogy a következő szegmens hossza kezdetben ismeretlen, így a kiszámítása feltételesen, bedőlési szögváltozás feltételezése nélkül történik. Amennyiben a feltételes szegmensről utóbb kiderül, hogy egy vagy több pályavetület csomópontot is átfog, és közülük az első s -nél található, azaz s 1 < s < s 2 , úgy a szegmenset s-nél csonkítani kell, az ottani paramétereket pedig interpolálással kell kiszámítani (lásd lent). Ezekből lesznek az aktuális szegmens végponti paraméterei, illetve az új – még minding ugyanazokkal a célzott végső feltételekkel rendelkező – szegmens kezdőponti paraméterei. A feltételes szegmens megerősíthető, ha nincs közbeiktatott pályavetület csomópont.

Amennyiben a fordulók röppályára gyakorolt hatásai figyelmen kívül hagyhatóak, akkor az egyenes repüléses, egy szegmenses megoldást alkalmazzuk, de a bedőlési szögre vonatkozó információkat későbbi felhasználás céljából ilyenkor is megőrizzük.

Függetlenül attól, hogy a fordulók hatásait teljes körűen modellezzük-e, mindegyik térbeli repülési útvonalat úgy kell létrehozni, hogy a síkbeli repülési profilt egyesítjük a síkbeli pályavetületével. Az eredmény koordináta-halmazok sorozata ( x,y,z ), amelyek mindegyike vagy a szegmentált pályavetület egyik csomópontja, vagy a repülési útvonal egyik csomópontja, vagy mindkettő; a repülési útvonal pontokat pedig a hozzájuk tartozó z magasság-, V föld feletti sebesség-, ? bedőlési szög és P hajtómű-teljesítmény értékek kísérik. Olyan pályavetületpontok ( x,y ) esetén, amelyek egy repülési profil szegmens két végpontja között fekszenek, a repülési paraméterek interpolálása az alábbiak szerint történik:

ahol

Figyeljük meg, hogy miközben a z és ? értékeiről feltételezzük, hogy a távolsággal egyenes arányban változnak, a V és P értékekről azt feltételezzük, hogy az idővel egyenes arányban változnak (azaz a gyorsulás állandó) ( 17 ) .

A repülési profil szegmensek radaradatoknak való megfeleltetése során ( repülési útvonal elemzés ) az összes végpont távolságot, magasságot, sebességet és bedőlési szöget közvetlenül az adatokból állapítjuk meg, csak a teljesítmény-beállításokat kell kiszámítani a teljesítmény-egyenletek használatával. Mivel a pályavetület és a repülési profil koordináták pontosan megfeleltethetők, ez általában egyértelmű feladat.

A felszállás előtti, a futópályán történő gurulás szegmentálása

Felszálláskor, amint a légi jármű a fék kioldási pontja (más néven a Start-of-Roll, azaz felszállási gurulás kezdete, SOR ) és az elemelkedés pontja között gyorsul, a sebesség 1 500–2 500 m távolság alatt drámai mértékben változik, nulláról nagyjából 80 és 100 m/s közé.

A felszállási gurulást így változó hosszúságú szegmensekre osztjuk, és ezen távolságok mindegyike alatt a légi jármű sebessége konkrét, legfeljebb 10 m/s (kb. 20 kt) ? V növekménnyel változik. Habár valójában az változik a felszállási gurulás közben, de a jelen célnak megfelel az állandó gyorsulás feltételezése. Ebben az esetben a felszállási fázis esetén V 1 a kezdősebesség, V 2 a felszállósebesség, n TO a felszállási szegmens száma, az s TO pedig az ekvivalens felszállási távolság. Az s TO (lásd a B függelékben ) ekvivalens felszállási távolság, a V 1 kezdősebesség és V 2 felszállósebesség esetén a földi gurulás szegmenseinek n TO száma:

így tehát egy szegmensen belül a sebesség változása:

és az egyes szegmensekben töltött ?t idő (állandó gyorsulást feltételezve):

Az s TO,k hossza a k (1 ? k ? n TO ) szegmens esetén így tehát:

Példa:

s TO = 1 600 m felszállótávot, V 1 = 0 m/s és V 2 = 75 m/s sebességet felvéve n TO = 8 db szegmenst kapunk, amelyeknek a hossza 25–375 méter között váltakozik (lásd a 2.7.g ábrát):

2.7.g ábra

Felszállási gurulás szegmentálása (8 szegmens esetére vonatkozó példa)

A sebesség változásokhoz hasonlóan a légi jármű tolóereje minden szegmensben állandó ? P növekménnyel változik, amelynek számítása a következő:

ahol P TO és P init jelölik a légi jármű elemelkedési pontján mért tolóerejét, illetve a légi jármű felszállási gurulás kezdetén mért tolóerejét.

Ennek az állandó tolóerő-növekménynek a használata (a 2.7.8. szerinti másodfokú egyenlet használata helyett) azt célozza, hogy eleget tegyünk a tolóerő és sebesség között sugárhajtóműves légi járművek esetén fennálló egyenes arányosságnak (eq. B-1).

A kezdeti emelkedés szakasz szegmentálása

A kezdeti emelkedési szegmensében a geometria gyors ütemben változik, különösen a repülési pályavetület oldalán elhelyezkedő megfigyelők esetében, a béta szög gyorsan változik, ahogy a légi jármű végig emelkedik ezen a kezdeti szegmensen. A nagyon kis méretű szegmensre vonatkozó számításokkal végzett összehasonlításokból kiderül, hogy az egyenértékű hangnyomásszint helyes értékére egyetlen emelkedési szegmens esetén gyenge közelítést kapunk a repülési pályavetület oldalsó megfigyelési pontjaiban. A számítási pontosságot javítja az első elemelkedési szegmens alszegmensekre bontása. Az egyes szegmensek hosszát, illetve számukat erősen befolyásolja az oldalirányú csillapítás. Tekintetbe véve a géptörzsre erősített hajtóművekkel ellátott légi járművek összes oldalirányú csillapítását, az oldalirányú csillapítás alszegmensenként alkalmazott 1,5 dB értékű korlátozó megváltoztatása esetén kimutatható, hogy a kezdeti emelkedési szegmens az alábbi magasságérték-halmaz alapján bontható alszegmensekre:

z = {18,9, 41,5, 68,3, 102,1, 147,5, 214,9, 334,9, 609,6, 1 289,6} méter, vagy

z = {62, 136, 224, 335, 484, 705, 1 099, 2 000, 4 231} láb.

A fenti magasságokat úgy vezethetjük be, hogy a fenti halmazból azonosítjuk azt a magasságot, amely legközelebb esik az eredeti szegmens végpontjához. A tényleges alszegmens magasságokat ezt követően az alábbi képlettel számíthatjuk ki:

ahol z az eredeti szegmens végének magassága, a z i a magasságérték halmazban az i -edik elem, a z N pedig a z magassághoz legközelebb eső felső korlát. Ez a folyamat azt eredményezi, hogy mindegyik alszegmensben állandó marad az oldalirányú csillapítás változása, így pontosabb zaj-izovonalakat kapunk, és elkerüljük a nagyon rövid szegmensek használatával járó többlet ráfordítást.

Példa:

Ha az eredeti szegmens végpontjának a magassága z = 304,8 m, akkor a magasságérték-halmazból a 214,9 < 304,8 < 334,9 értéket vesszük, a legközelebbi felső korlát a z = 304,8 m-hez pedig z 7 = 334,9 m. Az alszegmens végpont magasságokat ezután így lehet kiszámítani:

z i ' = 304,8 [z i /334,9] (i = 1..N)

Így a z i ' 17,2 m lenne, a z 2 ' 37,8 m volna stb.

A beillesztett pontoknál a sebesség és hajtómű-teljesítmény értékeket, ebben a sorrendben, a (2.7.11.) és a (2.7.13.) sz. egyenletek használatával interpoláljuk.

Repülés közbeni szegmensek kialakítása

Miután a szegmentált repülési útvonal származtatása a 2.7.13. pontban ismertetett eljárás szerint megtörtént, és a leírt szegmentálást alkalmaztuk, további szegmentálás kiigazításokra lehet szükség. Közéjük tartoznak:

Amikor a szomszédos pontok 10 méteren belül vannak egymástól, illetve a hozzájuk rendelt sebességek és tolóerők azonosak, az egyik pontot törölni kell.

Azokat a repülés közbeni szegmenseket, amelyeknél jelentős sebességváltozás fordul elő a szegmens mentén, alá kell bontani úgy, mint a földi kigurulás esetén, tehát:

ahol a V 1 és a V 2 a szegmens kezdetén és végén mért sebességek, ebben a sorrendben. Az ehhez tartozó alszegmens paramétereket a felszállás előtti földi kigurulásnál használt számításhoz hasonlóan számítjuk, a 2.7.11–2.7.13. sz. egyenletek használatával.

Landolás közbeni földi gurulás

Habár a landolás közbeni gurulás alapvetően a felszállás közbeni gurulás fordítottja, külön számításba kell venni a

A felszállás közbeni gurulási távolsággal ellentétben, amelyet a légi jármű teljesítmény-paramétereiből származtatunk, az s stop megálláshoz szükséges távolság (azaz a földet érés és a futópálya elhagyás pontja közötti távolság) nem pusztán repülőgép-specifikus. Noha a légi jármű tömegéből és teljesítményéből (és a rendelkezésre álló negatív tolóerőből) megbecsülhető egy minimális megálláshoz szükséges távolság, a tényleges távolság azonban a gurulópályák elhelyezkedésétől, a forgalmi helyzettől és a tolóerő-fordításra vonatkozó, repülőtér-specifikus szabályzatoktól is függ.

A tolóerő-fordítás használata nem szabványos gyakorlat: csak akkor alkalmazzák, ha a szükséges lassítás a kerékfékek használatával nem érhető el. (A tolóerő-fordítás akár kivételesen nagymértékben is zavaró lehet, minthogy a hajtómű-teljesítmény alapjáratról a fordított beállításhoz tartozó értékre történő gyors változtatása hirtelen zajnövekedést eredményez.)

Azonban a legtöbb futópálya induláshoz és leszállásokhoz egyaránt használatos, így a tolóerő-fordítás nagyon kis hatással van a zaj-izovonalakra, hiszen a futópálya közelében előforduló teljes hangenergiában a felszállási műveletek során keletkező zaj járuléka az uralkodó. A negatív tolóerő zaj-izovonalakhoz való hozzájárulása csak akkor lehet jelentős, amikor a futópályahasználat a landolási műveletekre korlátozódik.

Fizikai értelemben a tolóerő-fordítás, azaz a negatív tolóerő zaja nagyon összetett folyamat, de a zaj-izovonalak alakulása szempontjából mutatott aránylag kis jelentősége miatt mégis egyszerűsítetten modellezhető: a hajtómű-teljesítmény gyors változását megfelelő szegmentálással vesszük számításba.

A landolás közbeni földi gurulás modellezése kevésbe magától értetődő, mint a felszállás közbeni gurulás zajának a modellezése. A következő egyszerűsített modellezési feltételek ajánlottak általános használatra olyankor, amikor részletes információk nem állnak rendelkezésre (lásd a 2.7.h ábrát ).

2.7.h ábra

Landolás közbeni földi gurulás modellezése

A repülőgép 300 méterrel a landolási futópályaküszöbön (amelynek koordinátája s = 0 a megközelítési pályavetület mentén) túl ér földet. A repülőgépet ezután az s stop megálláshoz szükséges távolság alatt lassítják le – ennek légijármű-specifikus értékeit az ANP-adatbázis adja meg – a V final végső megközelítési sebességről 15 m/s-ra. Az ebben a szegmensben előforduló gyors ütemű sebességváltozások miatt ugyanúgy kell alszegmensekre bontani, mint a felszállás előtti földi kigurulást (vagy a gyors ütemű sebességváltozásokat tartalmazó repülés közbeni szegmenseket), a 2.7.10–2.7.13. sz. egyenletek használatával.

A hajtómű-teljesítmény a földet éréskor fennálló végső megközelítési fokozatról 0,1 × s stop távolság alatt változik P rev negatív tolóerő teljesítményfokozatra, majd a megálláshoz szükséges távolság fennmaradó 90 százalékában a maximális elérhető teljesítmény 10 %-ára csökken. A futópálya végéig (ennek helye: s = – s RWY ) a légi jármű sebessége állandó marad (RWY: Runway, futópálya).

A negatív tolóerőre vonatkozó NPD-görbék jelenleg nem találhatók meg az ANP-adatbázisban, ezért tehát hagyományos görbékre kell hagyatkozni, amikor ezt a hatást modellezzük. A P rev negatív tolóerő teljesítmény jellemzően a maximális teljesítmény 20 %-a körül mozog, így ez az ajánlott, amikor üzemeltetési információ nem áll rendelkezésre. Azonban adott teljesítményfokozatnál a tolóerő-fordítás rendszerint jelentősen nagyobb zajt kelt, mint az előrementi tolóerő, ezért ?L növekményt kell alkalmazni az NPD-ből származtatott eseményszinttől, így nulláról ?L rev (ideiglenesen 5dB ajánlott ( 18 ) ) értékre nő 0,1× s stop alatt, majd lineárisan nullára csökken a megálláshoz szükséges fennmaradó távolság alatt.

2.7.14. Egyetlen esemény zajszámítása

A modellezési folyamat itt ismertetett lényege az esemény zajszintjének kiszámítása a 2.7.7–2.7.13. pontokban leírt repülési útvonal információkból.

2.7.15. Egyetlen esemény zajmutatói

A légijármű-mozgások által a megítélési ponton keltett zaj kifejezésére az „egyetlen eseményre vonatkozó zajszint” szolgál: ez az érték a zaj által az emberre gyakorolt hatást fejezi ki. Az érzékelt hangot a zaj mértéke alapján mérik, egy egyszerű decibelskálával, ( L(t) ), amely gyakoriság szerinti súlyozást (vagy szűrőt) alkalmaz, hogy így képezze le az emberi hallást. A zaj-izovonalak modellezésében a legfontosabb skála az A-súlyozású zajszint, L A .

Egyetlen átrepülés káros zajhatásának a jellemzésére a megítélési ponton az ún. „egyetlen eseményre vonatkozó zajeseményszint” (rövidítése: SENEL: Single Event Noise Exposure Level', jelölése: L E ) a leggyakrabban használt zajmutató, amely az események során előforduló összes (vagy legtöbb) hangenergiát számításba veszi. Főként ez áll a hátterében a szegmentációs (vagy szimulációs) modellezés komplexitásának. Az alternatív L max zajmérőszám egyszerűbben modellezhető, az esemény során előforduló legnagyobb hangnyomásszintet jelöli; ugyanakkor az L E a legtöbb korszerű légijármű-zajmutató alapvető építőkockája. A gyakorlati modellek a jövőben várhatóan magukba foglalják majd mind az L max , mind pedig az L E értékeket. Mindkét zajmérőszám különböző zajskálákon mérhető, ebben a dokumentumban kizárólag az emberi hallás frekvenciasúlyozását leképező A-hangnyomásszintet alkalmazzuk. Az A-súlyozást az alsó index kiegészítésével jelezzük: L AE , L Amax .

Az egyetlen esemény egyenértékű hangnyomásszintjét megadó formula:

ahol a t 0 vonatkoztatási időt jelöl. A [t 1 ,t 2 ] integrálási intervallumot úgy választjuk meg, hogy az zajesemény során előforduló és érdemi járulékot adó zajszintérték szerepeljen az integrálásban. Igen gyakori, hogy ennek biztosítására a t 1 és t 2 korlátokat úgy választjuk, hogy átfogják azt az időszakot, amely alatt az L(t) szint az L max értéket 10 dB-en belül megközelíti. Ezt az időszakot nevezzük „10-dB down” időnek. Az ANP adatbázisban táblázatosan szereplő zajeseményszintek is ilyen 10-dB down értékek ( 19 ) .

A zaj-izovonalak modellezésében a 2.1.17. sz. egyenlet fő alkalmazása egy szabványos zajmutatón keresztül történik: ez a Sound Exposure Level, L AE azaz az A-súlyozású zajeseményszint (röv. SEL):

A fenti, a zajeseményre vonatkozó egyenletek akkor alkalmazhatóak, amikor a teljes L(t) időfüggvény (idősor) ismert. Az ajánlott zajmodellezési módszertanban az ilyen idősorok nincsenek meghatározva: a zajeseményszinteket szegmensértékek összegzésével számítjuk ki, amikor a repülési útvonal mindegyik, véges szegmensének a járulékait összegezzük.

2.7.16. Eseményszintek meghatározása NPD-adatokból

A nemzetközi repülőgép zajteljesítmény adatbázis (international Aircraft Noise and Performance (ANP) database) a légijármű-zajadatok elsődleges forrása. Az L max és L E szinteket a d terjedési távolság függvényeként foglalja táblázatba, konkrét légijármű-típusok, változatok, repülési konfigurációk (megközelítés, indulás, féklapbeállítások) és P teljesítménybeállítások szerint. Az adatok egyenletes, konkrét V ref vonatkoztatási sebességre, képzeletben végtelen, egyenes repülési útvonal mentén történő repülésre vonatkoznak ( 20 ) .

A P és d független változók értékeinek meghatározását a későbbiekben ismertetjük. Egyszeri adatválogatás során a P és d inputértékeket használva a szükséges outputértékek az L max (P,d) és/vagy az L E? (P,d) alap értékek (végtelen repülési útvonal vonatkozásában). Hacsak az értékek nem pontosan P -re és/vagy d -re megadva szerepelnek a táblázatban, úgy általában interpolálással kell megbecsülni a szükséges esemény zajszinte(ke)t. A táblázatban szereplő teljesítménybeállítások között lineáris interpolációt használunk, míg a táblázatba foglalt távolságok esetében logaritmikus interpolációt (lásd a 2.7.i ábrát ).

2.7.i ábra

Interpoláció zaj-teljesítmény-távolság görbékben

Amennyiben a P i és P i + 1 olyan teljesítményértékek, amelyekre a táblázat távolsággal arányosított zajszint adatokat ad meg, úgy adott távolságban, P közepes teljesítmény mellett, az L(P) zajszintet az alábbi egyenlet adja meg P i és P i + 1, között:

Ha bármilyen teljesítménybeállításnál a d i és d i + 1 olyan távolságok, amelyekre a táblázat megad zajadatokat, úgy az L(d) zajszint d közepes távolságra nézve, d i és d i + 1 között, az alábbiak szerint adódik:

A (2.7.19.) és (2.7.20.) sz. egyenletek használatával bármilyen P teljesítménybeállításhoz, illetve bármely, az NPD-adatbázis terjedelméhez tartozó d távolságra megkaphatjuk az L(P,d) zajszintet.

Az NPD terjedelmén kívüli d távolságok esetén a 2.7.20. sz. egyenlet használatával extrapolálunk az utolsó két értékből, tehát az L(d 1 ) és L(d 2 ) szinteken belül vagy az L(d I – 1 ) és L(d I ) szinteken kívül, az I a görbén lévő NPD pontok száma összesen. Eszerint

Mivel a rövid d távolságokban a zajszintek a csökkenő terjedési távolság nyomán nagyon gyors ütemben emelkednek, ajánlatos a d -re egy 30 m-es alsó korlátot szabni, tehát a d = max( d , 30 m).

Standard NPD adatok impedancia korrekciója

Az ANP-adatbázisban biztosított NPD adatok fajlagos légköri viszonyokra vannak normalizálva (25 °C hőmérséklet és 101,325 kPa nyomás). A korábban ismertetett interpolációs vagy extrapolációs módszer alkalmazása előtt az ilyen standard NPD adatokra akusztikus impedancia korrekciót kell alkalmazni.

Az akusztikus impedancia a hanghullámok rugalmas közegben történő terjedésével függ össze, és a légsűrűség, illetve hangsebesség szorzataként értelmezzük. A forrástól adott távolságban kialakuló hangintenzitás (felületegységre fajlagosított akusztikai teljesítmény) mellett fellépő, a SEL és L Amax zajmérőszámok meghatározásakor is alkalmazott hangnyomás a mérési helyszínen a levegő akusztikus impedanciájától függ. Az akusztikai impedancia a hőmérséklet, a légköri nyomás (és közvetve a magasság) függvénye. Ezért tehát a megítélési ponton fennálló tényleges hőmérséklet- és nyomásviszonyok számításba vételéhez korrigálni kell az ANP-adatbázis standard NPD adatait, hiszen ezek általában eltérnek az ANP adatok normalizált körülményeitől.

A standard NPD-szintekre alkalmazandó impedancia korrekció a következőképp fejezhető ki:

ahol:

Az ? ? c impedanciát az alábbiak szerint számítjuk:

Az akusztikus impedancia korrekciója általában kevesebb, mint néhány tized dB. Különösen figyelembe kell venni, hogy standard légköri viszonyok mellett ( po = 101,325 kPa and T 0 = 15,0 °C), az impedancia korrekció kevesebb, mint 0,1 dB (0,074 dB). Azonban amikor a hőmérséklet és a légköri nyomás az NPD adatok vonatkoztatási légköri viszonyaihoz képest jelentős varianciát mutat, számottevőbb lehet a korrekció.

2.7.17. Általános kifejezések

Szegmens esemény zajeseményszintje – Lseg

A szegmensértékeket az NPD adatokból kiolvasott alap (végtelen pályavetület) értékekre alkalmazott korrekciókkal állapítjuk meg. Az egy adott repülési útvonal szegmensből származó legnagyobb hangnyomásszint ( L max,seg ) általában véve az alábbiak szerint fejezhető ki:

egy repülési útvonal szegmensnek az L E szinthez való hozzájárulása pedig így:

A részletesen a 2.7.19. pontban ismertetett 2.7.25. és 2.7.26. sz. egyenletekben szereplő „korrekciós tagok” a következő hatásokat veszik figyelembe:

Amennyiben a szegmens a felszállás előtti vagy landolás utáni földi gurulás része, és a megfigyelő a vizsgált szegmens mögött helyezkedik el, speciális lépésekkel kell megjeleníteni a sugárhajtómű hangsúlyos irányítottságát, amely egy éppen a felszállás előtt lévő légi jármű mögött megfigyelhető. Az ilyen különleges lépések eredménye különösen, hogy a zajeseményszint esetén sajátos alakját használjuk:

A földi gurulási szegmensekre vonatkozó specifikus bánásmódot a 2.7.19. pont ismerteti.

Az alábbi pontokban a szegmens zajszintek számítását írjuk le.

Légi jármű mozgásának esemény zajszintje (L)

A legnagyobb hangnyomásszint, az Lmax , egyszerűen a szegmensértékek közül a legnagyobb, ui. Lmax,seg (lásd a 2.7.25. és 2.7.27. sz. egyenleteket)

ahol minden szegmensértéket a légi járműre vonatkozó, NPD-ből vett P teljesítmény és d távolság adatokból állapítunk meg. Ezeket a paramétereket, illetve az ? I (?) és ?(ß,?) módosító tagokat az alábbiakban fejtjük ki.

Az LE zajeseményszintet az egyes zaj szempontjából szignifikáns szegmensek repülési útvonalából származó hozzájárulásainak LE,seg decibel összegéből számítjuk; azaz

Az összeadás lépésről-lépésre halad végig a repülési útvonal szegmensein.

A jelen szakasz fennmaradó része az L max,seg és L E,seg szegmens zajszintek megállapításával foglalkozik.

2.7.18. Repülési útvonal szegmens paraméterek

A P teljesítményt és a d távolságot, amelyekre nézve az L max,seg (P,d) és L E? (P,d) kiindulási szinteket interpoláljuk az NPD táblázatokból, a szegmenset meghatározó geometriai és műveleti paraméterekből állapítjuk meg. Ennek mikéntjét az alábbi részben a szegmenset és a megfigyelőt tartalmazó síkot ábrázoló illusztrációk segítségével fejtjük ki.

Geometriai paraméterek

A 2.7.j–2.7.l. ábrákon azok a forrás-vevő geometriák láthatók, amikor az O megfigyelő az S 1 S 2 szegmens (a) mögött, (b) mellett és (c) előtt helyezkedik el úgy, hogy a repülési irány az S 1 felől az S 2 felé mutat. Ezeken az ábrákon:

2.7.j ábra

Repülési útvonal szegmens geometria, ha a megfigyelő a szegmens mögött helyezkedik el

2.7.k ábra

Repülési útvonal szegmens geometria, ha a megfigyelő a szegmens mellett helyezkedik el

2.7.l ábra

Repülési útvonal szegmens geometria, ha a megfigyelő a szegmens előtt helyezkedik el

A repülési útvonal szegmens folytonos vastag vonalként jelenik meg. A szaggatott vonal mutatja a repülési útvonal meghosszabbítását, amely mindkét irányban a végtelenbe nyúlik. Azoknál a repülés közbeni szegmenseknél, ahol az esemény zajmérőszáma egy L E zajeseményszint, az NPD-ből vett d távolsági paraméter az S p és a megfigyelő közötti d p távolság, amelynek elnevezése minimum átlós távolság (azaz a megfigyelőtől a szegmensig mért merőleges távolság, vagy az utóbbi meghosszabbításáig, más szóval addig a (hipotetikus) végtelen repülési útvonalig, amelyből a szegmens az egyik részének tekinthető.

Azonban olyan zajeseményszint mérőszámok esetén, ahol a megfigyelő helye a futópályára gurulás közben a földi szegmensek mögött, a landolás utáni gurulás során pedig a földi szegmensek előtt van, az NPD-ből vett d távolságparaméter a d s , azaz a megfigyelőtől a szegmensing mért legrövidebb távolság lesz (azaz ugyanaz, mint a legnagyobb hangnyomásszint mérőszámok esetén).

A legnagyobb hangnyomásszint mérőszámoknál az NPD-ből vett d távolságparaméter a d s , azaz a megfigyelő és a szegmens közötti legrövidebb távolság.

Szegmensteljesítmény, P

A táblázatba foglalt NPD adatok az egyenes, végtelen repülési útvonalon P állandó hajtómű-teljesítménnyel repülő légi jármű zaját írják le. Az ajánlott módszertan a tényleges repülési útvonalakat, amelyek mentén a sebesség és az irány változó, számos véges szegmensre bontja le, majd ezek mindegyikét egy olyan fentebb körülírt, egyenes, végtelen repülési útvonalnak tekinti, amelyre érvényesek az NPD adatok. A módszertan viszont számításba veszi a szegmens hossza mentén bekövetkező teljesítmény-változásokat: ezekre úgy tekint, mint amelyek a távolsággal egyenes arányban változnak a kezdeti P 1 -ről a végén lévő P 2 -re. Ezért tehát meg kell határozni egy egyenértékű egyenletes szegmensértéket, a P -t. Ezt a megfigyelőhöz legközelebbi pontnál fennálló értéknek vesszük. Amennyiben a megfigyelő a szegmens mellett tartózkodik (2.7.k ábra), úgy interpolálással kapjuk meg, a 2.7.8. sz. egyenletben megadottak szerint, a végponti értékek között, azaz:

Amennyiben a megfigyelő a szegmens mögött vagy azelőtt tartózkodik, úgy a hozzá legközelebb eső végpontnál érvényesülő P 1 vagy P 2 értéknek vesszük.

2.7.19. Szegmens esemény korrekciós tagjai

Az NPD adatok a zajszinteket egy idealizált, egyenes, vízszintes, végtelenül hosszú útvonal alatti merőleges távolság függvényeként értelmezik, amely mentén a légi jármű egyenletes teljesítménnyel, rögzített vonatkoztatási sebességgel repül ( 21 ) . Az NPD táblázatból valamely konkrét teljesítmény-beállításhoz interpolált zajeseményszintet és átlós távolságot tehát alap zajszintként írjuk le. Végtelen repülési útvonalra vonatkozik, és (1) a nem vonatkoztatási sebesség, (2) a hajtómű beépítési hatásai (oldalirányú irányítottság), (3) az oldalirányú csillapítás, (4) a véges szegmenshossz és (5) a felszálláskor a gurulás kezdete mögött fellépő hosszanti irányítottság hatásai miatt korrigálni kell; lásd a 2.7.25. és 2.7.26. sz. egyenleteket.

Az időtartam korrekció, ?V (csak L E zajesemény szinteknél)

Ez a korrekció ( 22 ) akkor alkalmazandó, ha a tényleges szegmensben a légi jármű föld feletti sebessége eltér a légi jármű V ref vonatkoztatási sebességétől, amelyre az NPD alapadatok vonatkoznak. A hajtómű-teljesítményhez hasonlóan a sebesség a szegmens hosszában változó (a föld feletti sebesség V 1 -ről V 2 -re változik), ezért szükséges meghatározni egy ekvivalens V seg szegmens-sebességet, szem előtt tartva, hogy a szegmens a talajhoz képest döntve van, azaz:

ahol ez esetben a V egyenértékű szegmens föld feletti sebesség (erről bővebben lásd a B-22 sz. egyenletet, amely a V -t a V c kalibrált légsebességként fejezi ki; és

Levegőben lévő szegmensek esetén a V -t az S legközelebbi megközelítési ponton mért és a szegmens végpontértékek között interpolált föld feletti sebességnek tekintjük, feltéve, hogy az idővel egyenes arányban változik, azaz a megfigyelő a szegmens mellett tartózkodik:

Amennyiben a megfigyelő a szegmens mögött vagy azelőtt tartózkodik, úgy a hozzá legközelebb eső végpontnál érvényesülő V 1 vagy V 2 értéknek vesszük.

Futópálya szegmenseknél (a felszállás előtti vagy landolás utáni földi gurulás részei, ahol ? = 0) a V seg értéket egyszerűen a szegmens kezdő- és végsebességének átlagaként tekintjük, azaz:

Az összeadandó időtartam korrekció bármelyik esetben így:

A hangterjedés geometriája

A 2.7.l ábra a légi jármű repülési útvonalának normálsíkjában mutatja be az alapvető geometriát. A pályavetület a normálsík és a talajsík metszete. (Amennyiben a repülési útvonal vízszintes, a felszínvonal a talajsík oldalnézete.) A légi jármű a hossztengely körüli elfordulási tengelye körül az óramutató járásával ellentétes irányban mért ? szögben van bedőlve (azaz a jobb oldali szárnya van magasabban). Emiatt tehát a dőlési szög számértéke pozitív a bal- és negatív a jobbfordulóknál.

2.7.m ábra

Légijármű-megfigyelő szögek a repülési útvonal normálsíkjában

Hajtómű-beépítési korrekció, ?I

A légi járművek repülés közben összetett zajforrást jelentenek. Nem csupán a hajtómű (és a repülőgépsárkány) forrásai komplex eredetűek, de a sárkánykialakítás, különösen pedig a hajtóművek elhelyezése, befolyásolja a hangsugárzási sémákat: a visszverődés, refrakció, illetve a tömör felületek és az aerodinamikai áramlásmezők általi szórás folyamatai által. Mindez a légi jármű hossztengely körüli elfordulási tengelye körül oldalirányban sugárzott hang irányítottságának egyenetlenségét eredményezi, amit a továbbiakban itt oldalirányú irányítottságnak nevezünk.

Jelentős eltérések mutatkoznak a géptörzsre, illetve a szárny alá erősített hajtóművekkel felszerelt légi járművek oldalirányú irányítottságában, amelyeket a következő egyenletben veszünk figyelembe:

ahol ? I ( ? ) a dB-ben kifejezett korrekció, ? depressziós szögnél (lásd a 2.7.m ábrát ); és

Légcsavaros légi járművek esetén az irányítottság variációi elhanyagolhatók, így ezeknél feltételezhető, hogy:

A 2.7.n ábrán látható az ? I ( ? ) variációja a légi jármű hossztengely körüli elfordulási tengelye körül, a három darab hajtóműbeépítés tekintetében. Az SAE ezeket a tapasztalati összefüggéseket vonta le a főként a szárny alatt végzett kísérleti mérésekkel. A fenti szárnyadatok elemzésének befejezéséig ajánlott, hogy negatív ? , ? I (?) = ? I (0) legyen minden beépítésnél.

2.7.n ábra

A beépítési hatások oldalirányú irányítottsága

Feltételezzük, hogy az ? l ( ? ) síkbeli; azaz nem függ egyetlen más paramétertől sem, különösen pedig nem változik a megfigyelőnek a légi járműtől számított hosszanti távolságától. Eszerint a ß magassági szöget a ? I ( ? ) esetén ß = arctg(z/?)-ként értelmezzük. Ez a modellezési kényelmet szolgálja addig, ameddig jobban meg nem ismerjük a mechanizmusokat, valójában a beépítési hatásoknak lényegileg térbelinek kell lenniük. Ennek ellenére a síkbeli modellt indokolja az a tény, hogy az eseményszinteket jellemzően dominálja a legközelebbi szegmens felől oldalra sugárzott zaj.

Oldalirányú csillapítás ?(ß,?) (végtelen repülési útvonal)

A táblázatos NPD események egyenletes, egyenes repülésre vonatkoznak, és általában a légi jármű alatti puha, vízszintes talaj felett 1,2 m-en végzett mérésekre alapulnak: a távolság paraméter effektíve a felszín feletti magasság. A felszínnek a légi jármű alatti zajszintekre gyakorolt esetleges hatásáról, amely miatt a táblázatos szintek eltérhetnek a szabad hangtér értékeitől ( 24 ) , feltételezzük, hogy inherensen jelen vannak az adatokban (tehát a szint és távolság összefüggéseinek alakjában).

A repülési útvonaltól oldalra a távolsági paraméter a minimum átlós távolság, a normálisnak a megítélési pont és a repülési útvonal közötti hossza. A zajszint bármely oldalirányú pozícióban általában alacsonyabb lesz, mint azonos távolságban közvetlenül a légi jármű alatt. A fentiekben ismertetett oldalirányú irányítottság vagy beépítési hatásokon kívül olyan túlzott oldalirányú csillapítás miatt van, amely révén a zajszint gyorsabban csökken a távolság növekedésével, mint amit az NPD görbék jeleznek. A légijármű-zaj oldalirányú terjedésének egyik korábbi, elterjedten használt módszerét a Society of Automotive Engineers (SAE) az AIR-1751-ben alakította ki, és az alábbiakban ismertetett algoritmusok az SAE által immár javasolt AIR-5662 továbbfejlesztéseken alapulnak. Az oldalirányú csillapítás egy olyan visszverő hatás, amelyet a közvetlenül sugárzott és a felületről visszavert hang közötti interferencia okoz. Függ a felület jellegétől, és jelentősen csökkentheti az alacsony magassági szögeknél megfigyelt zajszinteket. Nagyon erősen hat még rá a hang egyenletes és nem egyenletes refrakciója is, amelyet a szél, a hőmérsékleti gradiensek és a turbulencia okoznak, amelyek maguk is a felszín jelenlétének tulajdoníthatók. ( 25 ) A felületi visszverődés mechanizmusa jól ismert és egyenletes légköri és felszíni viszonyok esetén meglehetősen pontosan ismertethető elméleti szinten. Azonban a légköri és felszíni egyenetlenségek, amelyek nem közelíthetőek egyszerű elméleti elemzésekkel, mélyreható hatást gyakorolnak a visszverő hatásra, így az elmélet korlátozottan alkalmazható. Az SAE továbbra is azon fáradozik, hogy jobban megértse a felületi hatásokat, és ez várhatóan jobb modellekhez fog vezetni. Ameddig be nem fejeződik ezek kialakítása, az AIR-5662-ben ismertetett, alábbi módszertan az ajánlott az oldalirányú csillapítás kiszámításához. A hang puha, vízszintes talaj feletti hangterjedésének esetére szorítkozik, amely a polgári repülőterek nagy részéhez megfelelő. A kemény talajfelület (illetve az akusztikusan ezzel egyenértékű víz) hatásainak figyelembevétele érdekében teendő korrekciók még minding kidolgozás alatt állnak.

A módszertan azon a jelentős hangterjedési kísérleti adatkészleten alapszik, amelyekről a géptörzsre erősített hajtóművel felszerelt, egyenes (nem forduló), egyenletes, vízszintes repülést végző légi járművek tekintetében eredetileg az AIR-1751 beszámolt. Élve a feltételezéssel, miszerint vízszintes repülés esetén a levegő-föld csillapítás i. a függőleges síkban mért ß magassági szögtől és ii. a légi jármű földfelszíni nyomvonaltól való ? oldalirányú elmozdulásától függ, megtörtént az adatok elemzése, hogy meg lehessen állapítani a ? T (ß,?) teljes oldalirányú korrekció empirikus függvényét (= az oldalirányú esemény mínusz a légi jármű alatt azonos távolságban mért szint).

Mivel a ? T (ß,?) elem egyaránt tekintetbe vette az oldalirányú irányítottságot és az oldalirányú csillapítást is, az utóbbit kivonással kiemelhetjük. Az oldalirányú irányítottságot a 2.7.37. sz. egyenlettel leírva úgy, hogy a géptörzsre szerelési együtthatókat és a ? -t ß -val helyettesítve (amely forduló nélküli repülés esetén megfelelő), az oldalirányú irányítottság így alakul:

ahol ß és ? a 2.7.m ábrán bemutatottak szerint a végtelen repülési útvonal olyan normálsíkjában mértek, amely vízszintes repülés esetén szintúgy függőleges.

Noha a ?(ß,?) kiszámítható lenne a 2.7.39. sz. egyenlettel úgy, hogy a ? T (ß,? elem egyaránt tekintetbe vette az oldalirányú irányítottságot és az oldalirányú csillapítást is, az utóbbit kivonással kiemelhetjük. Az oldalirányú irányítottságot a 2.7.37. sz. egyenlettel leírva úgy, hogy a géptörzsre szerelési együtthatókat és a ) értékét az AIR-1751-ből vesszük, mégis ennél hatékonyabb összefüggést ajánlunk. Ez pedig az alábbi, az AIR-5662-ből adaptált empirikus közelítés:

ahol a ?(?) a következők szerint kapott távolsági tényező:

a ?(ß) pedig a nagy hatótávolságú, az alábbiak szerint kapott levegő-föld oldalirányú csillapítás:

A ?(ß,?) oldalirányú csillapítás kifejezését, a 2.7.40. sz. egyenletet, amelyről feltételezzük, hogy megállja a helyét valamennyi repülőgép, légcsavaros repülőgép, valamint a géptörzsre és a szárnyakra erősített sugárhajtóműves repülőgép esetén, a 2.7.o ábrán mutatjuk be grafikusan.

Bizonyos körülmények között (tereppel) előfordulhat, hogy a ß nullánál kevesebb. Ilyen esetekben ajánlatos a ?(ß) = 10,57.

2.7.o ábra

A ?(ß,?) oldalirányú csillapítás változása a magassági szögtől és távolságtól függően

Véges szegmensek oldalirányú csillapítása

A 2.7.41–2.7.44. sz. egyenletek a megfigyelőhöz egy végtelen, vízszintes repülési útvonalon haladó légi jármű esetében fellépő ?(ß,?) oldalirányú csillapítást írják le. Véges, nem vízszintes útvonal szegmensekre alkalmazva őket a csillapítást ki kell számítani egy ekvivalens vízszintes útvonalra, mint a ferde síkú (a földfelszínen valamilyen pontos áthaladó) szegmens egyszerű meghosszabbításán lévő legközelebbi pontra, de ez általában nem ad megfelelő ß magassági szöget.

Az oldalirányú csillapítás meghatározása véges szegmensek esetén szembetűnően eltér az L max és L E mérőszámok esetén. A szegmensek L max legnagyobb hangnyomásszintjeit NPD adatokból állapítjuk meg, a szegmensen lévő legközelebbi ponttól mért d terjedési távolság függvényeként. A szegmens méretét figyelembe vevő korrekciók nem szükségesek. Ugyanígy, az L max oldalirányú csillapításáról is feltételezzük, hogy csak egyazon pont magassági szögétől és az attól mért földfelszíni távolságtól függ. Így csak ennek a pontnak a koordinátáira van szükségünk. Az L E számítása során azonban a folyamat összetettebb.

Az NPD adatokból meghatározott bázis zajeseményszint L E (P,d) adatok, noha véges szegmens paraméterekre vonatkoznak, mégis érvényesek egy végtelen repülési útvonalra is. Az L E,seg adott szegmensből származó zajeseményszint természetesen alacsonyabb a bázis szintnél, nevezetesen a későbbiekben, a 2.7.19 pontban meghatározott véges szegmens korrekció mértékével. Ez a korrekció a 2.7.j–2.7.l. ábrákon látható OS 1 S 2 háromszögek geometriájának függvénye, és azt határozza meg, hogy az O pontba érkező teljes végtelen útvonali zajenergia mekkora része származik a szegmensből; ugyanaz a korrekció érvényesül attól függetlenül, hogy van-e bármilyen oldalirányú csillapítás. Ám bármilyen esetleges oldalirányú csillapítást a végtelen repülési útvonalra kell kiszámítani, tehát annak és nem a véges szegmens elmozdulása és magassága függvényeként.

A ? V és ? I korrekciókat összegezve, és kivonva a ?( ß ,?) oldalirányú csillapítást az NPD bázis szintből, megkapjuk az ekvivalens egyenletes, vízszintes repülés korrigált esemény zajszintjét egy szomszédos, végtelen egyenes útvonalon. Ugyanakkor a ténylegesen modellezett repülési útvonalszegmensek, amelyek hatással vannak a zaj-izovonalakra, csak ritkán vízszintesek: az légi járművek általában emelkednek, vagy süllyednek.

A 2.7.p ábra egy S 1 S 2 felszállási szegmenst mutat be, ahol a repülőgép ? szögben emelkedik, de a megfontolások nagyon hasonlóak maradnak érkezések esetén is. A valós repülési útvonal maradék részét nem mutatjuk: legyen elég annyit kijelenteni, hogy az S 1 S 2 a teljes útvonal csupán egy részét képviseli (amely általában ívelt lesz). Ebben az esetben az O megfigyelő a szegmens mellett, tőle balra helyezkedik el. A repülőgép ? szögben van bedöntve (a repülési útvonal körül az óramutató járásával ellentétes irányba) az oldalirányú vízszintes tengelyhez képest. A szárny síkjával bezárt ? depressziós szög – ennek függvénye a ? I beépítési hatás (2.7.39. sz. egyenlet) – annak a repülési útvonalnak a normálsíkján fekszik, ahol az ? meg van határozva. Így ? = ß – ? ahol ß = arctg( h/ ?) és ? a merőleges VAGY a megfigyelőtől a földfelszíni nyomvonalig tartó távolság, azaz a megfigyelő oldalirányú elmozdulása ( 26 ) . Azt az S pontot, ahol a repülőgép a legjobban megközelíti a megfigyelőt, a d p hossz (átlós távolság) merőleges OS -e határozza meg. Az OS 1 S 2 háromszög a 2.7.k. ábrával, a ? F véges szegmens korrekció kiszámításának geometriájával vág egybe.

2.7.p ábra

A megfigyelő a szegmens mellett van

Az oldalirányú csillapítás 2.7.40. sz egyenlettel történő kiszámításához (ahol a ß -t függőleges síkban mérjük), egy ekvivalens vízszintes repülési útvonalat határozunk meg a függőleges síkban az S 1 S 2 -n át, a megfigyelőtől mért azonos d p merőleges átlós távolsággal. Ezt úgy tudjuk elképzelni, ha az ORS háromszöget a hozzá tartozó repülési útvonalával együtt ? szögben elforgatjuk az OR körül (lásd a 2.7.p. ábrát ), ezáltal kialakítva az ORS' háromszöget. Ennek (az immáron függőleges síkban elhelyezkedő) ekvivalens vízszintes útvonalnak a magassági szöge ß = arctg( h/ ?) (? változatlan marad). Ebben az esetben, a megfigyelővel az oldalon, a ?( ß, ?) oldalirányú csillapítás ugyanaz úgy az L E , mint az L max zajmérőszám esetén.

A 2.7.q. ábra azt a helyzetet illusztrálja, amikor az O megfigyelési pont a véges szegmens mögött, nem pedig mellette fekszik. Ilyenkor a szegmenst egy végtelen útvonal távolabb eső részeként figyeljük meg: merőlegest csak a meghosszabbításán fekvő S p pontig lehet felvenni. Az OS 1 S 2 háromszög a 2.7.j. ábrával vág egybe, amely a ? F véges szegmens korrekciót határozza meg. Ebben az esetben viszont az oldalirányú irányítottság és csillapítás paraméterei kevésbé nyilvánvalóak.

2.7.q ábra

A megfigyelő a szegmens mögött van

Észben tartva, hogy a modellezési célokhoz kialakított elképzelések szerint az oldalirányú irányítottság (beépítési hatás) síkbeli, a meghatározó ? depressziós szöget továbbra is a repülőgép szárnysíkjától oldalra mérjük. (A kiindulási esemény még mindig az, amelyet a meghosszabbított szegmenssel megjelenített végtelen repülési útvonalon keresztül haladó légi jármű generál.) Eszerint a depressziós szöget a megközelítés legközelebbi pontjánál határozzuk meg, azaz ? = ß p – ?, ahol ß p az S p OC szög.

A maximum szint mérőszámai esetén az NPD távolságparamétert a szegmensig tartó legrövidebb távolságnak vesszük, azaz d = d 1 -nek. A zajeseményszint mérőszámok esetén az O és S közötti legrövidebb d p távolság a meghosszabbított repülési útvonalon, azaz az NPD táblázatból interpolált szint L E ? ( P 1 , d p ).

Az oldalirányú csillapítás geometriai paraméterei eltérőek a legnagyobb hangnyomásszint és zajeseményszint számításoknál. A legnagyobb hangnyomásszint mérőszámoknál a ?(ß,?) korrekciót a 2.7.40 sz. egyenlet adja meg, ekkor ß = ß 1 = sin – 1 ( z 1 /d 1 ) és

, ahol a ß 1 és d 1 értékeket az OC 1 S 1 háromszög határozza meg a függőleges síkban az O-n és S 1 -en keresztül.

Amikor csak a repülési szegmensek oldalirányú csillapítását és a zaeseményszint mérőszámokat számítjuk, az ? marad a szegmens meghosszabbításától mért legrövidebb oldalirányú elmozdulás ( OC ). Ám egy megfelelő ß érték meghatározásához ismét csak szükségünk van elképzelni egy (végtelen) ekvivalens repülési útvonalat, amely részének tekinthető a szegmens. Ezt az S 1 ' -en keresztül, a felszín felett h magasságban vesszük fel, ahol a h megegyezik az RS 1 -gyel, a földfelszíni nyomvonal és a szegmens között húzódó merőlegessel. Ez egyenértékű azzal, mint ha a tényleges meghosszabbított repülési útvonalat elforgatnánk ? szögön keresztül az R pont körül (lásd 2.7.q. ábra ). Amennyiben az R az S 1 merőlegesén fekvő, O -hoz legközelebb eső pont, úgy az ekvivalens vízszintes útvonal szerkesztése ugyanaz, mint amikor az O a szegmens mellett található.

Az ekvivalens vízszintes útvonalnak az O megfigyelőhöz legközelebb eső megközelítési pontja az S' -hez esik d átlós távolságra úgy, hogy a függőleges síkban ezáltal kialakult OCS' háromszög határozza meg a magassági szöget ß = cos – 1 (?/ d ). Noha ez a transzformáció meglehetősen erőletettnek tűnhet, szükséges megjegyezni, hogy az alapvető forrásgeometria (amelyet a d 1 , d 2 és ? határoz meg) érintetlen marad, a szegmens felől a megfigyelő irányába haladó hang egyszerűen az marad, ami akkor lenne, ha a végtelenül meghosszabbított ferde síkú szegmensen (amelynek a szegmens modellezés céljából a részét képezi) keresztüli teljes repülés állandó V sebességű és P 1 teljesítményű lenne. A szegmens felől a megfigyelőhöz érkező hang oldalirányú csillapítása viszont nem a ß p -vel, a meghosszabbított útvonal magassági szögével, hanem az ekvivalens vízszintes útvonal ß szögével függ össze.

A szegmens előtt lévő megfigyelő esetét külön nem ismertetjük: nyilvánvaló, hogy ez alapvetően megegyezik a mögöttes megfigyelő esetével.

Azonban olyan zaeseményszint mérőszámok esetén, amelyeknél a megfigyelő a földi szegmensek mögött helyezkedik el felszállás közben, illetve a földi szegmensek előtt a landolás utáni guruláskor, a ß ugyanaz lesz, mint a legnagyobb hangnyomásszint mérőszámoknál, azaz ß = ß 1 = sin – 1 ( z 1 /d 1 ) és

A ? F véges szegmens korrekciója (csak az L E zajeseményszintek esetén)

A korrigált kiindulási zajeseményszint a folyamatos, egyenes és egyenletes, vízszintes repülést végző repülőgépekre vonatkozik (ugyan ?, az egyenes repüléssel összeegyeztethetetlen bedőlési szöggel). A ? F = 10×lg( F ) (negatív) véges szegmens korrekciót alkalmazása, ahol F az energiatöredék , tovább korrigálja a szintet aszerint, hogy mi lenne, ha a repülőgép csak a véges szegmenst keresztezné (vagy teljesen csendes maradna a végtelen repülési útvonal fennmaradó részében).

Az energiatöredék elem a légi jármű zajának hangsúlyos hosszanti irányítottságát, illetve a szegmens által a megfigyelő pozíciójánál lezárt szöget veszi figyelembe. Jóllehet az irányítottságot okozó folyamatok nagyon összetettek, a tanulmányok kimutatták, hogy az eredő zaj-izovonalak meglehetősen érzéketlenek a feltételezett precíz direkcionális karakterisztikával szemben. A ? F lenti kifejezése negyedik hatványú 90 fokos dipól hangsugárzási modellen alapszik. Feltételezzük, hogy nem hat rá az oldalirányú irányítottság és csillapítás. Az E. függelék részletesen ismerteti ennek a korrekciónak a levezetését.

Az F energiatöredék az OS 1 S 2 „nézeti” háromszögnek a függvénye, amelyet a 2.7.j–2.7.l. ábrákban értelmeztünk, miszerint:

amelyben

ahol d ? az úgynevezett „skálázott távolság” (lásd E. függelék ). Vegyük észre, hogy az L max (P, d p ) a d p a merőleges távolság NPD adatokból vett legnagyobb hangnyomásszintje, NEM a szegmens L max értéke.

A ?F értékként ajánlatos – 150 dB alsó korlátot alkalmazni.

Abban a sajátos esetben, ha minden felszállás előtti kigurulási szegmens és minden landolás utáni földi gurulási szegmens mögött vannak megfigyelő helyszínek, a zajtöredék 2.7.45. sz. egyenletben kifejezett csökkentett alakját használjuk, amely a q = 0 specifikus esetnek felel meg. Ennek kiszámításához:

ahol ? 2 = l/d l és az ? SOR a kigurulás kezdete irányítottság-függvény, amelyet a 2.7.51–2.7.52. sz. egyenletek határoznak meg.

Annak indoklása, hogy a zajtöredéknek miért éppen ezt a sajátos alakját használjuk, az alábbi részben található, a kigurulás kezdete irányítottság alkalmazási módszer részeként.

A földi gurulási szegmensek specifikus kezelése, ide értve a ? SOR kigurulás kezdete irányítottság függvényt

Földi gurulási szegmensek esetén, mind felszállás előtt, mind landolás után, külön módszerek szerint kell kezelni, amelyeket az alábbiakban ismertetünk.

A kigurulás kezdete irányítottság függvény (? SOR )

A sugárhajtóműves repülőgépek zaja – különösen az alacsonyabb mellékáramúsági fokkal rendelkező hajtóművekkel felszerelteké – karéjos sugárzási mintát mutat a hátrairányuló íven, amely jellemző a sugárhajtóműből kiömlő gáz zajára. Ez a minta annál hangsúlyosabb, minél magasabb a sugársebessége és minél alacsonyabb a repülőgép sebessége. Ennek a kigurulás kezdete mögött elhelyzekedő megfigyelő esetén van jelentősége, mert ott mindkét feltétel teljesül. Ezt a hatást egy irányítottsági függvénnyel, a ? SOR -rel vesszük figyelembe.

A ? SOR függvény számos zajmérési kampány eredménye, amelyek során felszálló sugárhajtóműves repülőgépek mögött és tőlük oldalra megfelelően elhelyezett mikrofonokat alkalmaztak.

A 2.7.r ábrán mutatjuk be az idevágó geometriát. A légi jármű hossztengelye, illetve a megfigyelő felé mutató vektor közötti ? irányszöget így határozzuk meg:

A q relatív távolság negatív (lásd a 2.7.j ábrát ), így tehát a ? a repülőgép előremeneti irányának 0°-ától az ellentétes irány 180°-áig tart.

2.7.r ábra

Repülőgép-megfigyelő geometria a földön az irányítottsági korrekció becsléséhez

A ? SOR függvény a teljes, a felszállási gurulás során kisugárzott zaj hatását képviseli a felszállási gurulás kezdete mögött mérve, a felszállási gurulástól származó teljes zajhoz viszonyítva az SOR-től oldalirányban, azonos távolságban mérve:

ahol L TGR ( d SOR ,90°) a teljes felszállási gurulási zaj, amelyet az összes földi szegmens generál a d SOR ponttávolságban az SOR oldalán. A d SOR,0 normalizálási távolságnál kisebb d SOR távolságoknál az SOR irányítottsági függvényét az alábbi adja meg:

Amennyiben a d SOR távolság meghaladja a d SOR,0 normalizálási távolságot, úgy az irányítottsági korrekciót megszorozzuk egy korrekciós tényezővel, ezáltal tekintetbe véve, hogy az irányítottság a repülőgéptől mért egyre nagyobb távolságokban egyre kevésbe hangsúlyos; azaz

A d SOR,0 normalizálási távolság 762 m-rel (2 500 ft) egyenlő.

Az egyes felszállási és leszállási gurulási szegmensek mögötti megítélési pontok kezelése

A fent ismertetett ? SOR függvény leginkább a felszállási gurulás kezdeti részének hangsúlyos irányítottsági hatását rögzíti az SOR mögötti helyszíneken (minthogy a megítélési pontokhoz ez van a legközelebb, és ekkor a legnagyobb a sugár sebességének és a repülőgép sebességének az aránya). Az így kialakított ? SOR alkalmazása „általános”: minden egyes felszállási és leszállási gurulási szegmens esetében, tehát nem csak a gurulás kezdete (Start of Roll, SoR) mögött (felszállás esetében).

A d S és ? paramétereket az egyes földi gurulási szegmensek kezdőpontjához viszonyítva számítjuk ki.

A valamely adott felszállási vagy leszállási gurulási szegmensre vonatkozó L seg zajeseményszint úgy számítódik, hogy eleget tegyen a ? SOR függvény formaszerűségének: alapvetően a szegmens kezdőpontja oldalán elhelyezkedő referenciapontra nézve számítjuk ki, amely ugyanakkora d S távolságban van, mint a tényleges pont, és tovább korrigáljuk a ? SOR -rel, hogy megkapjuk a zajeseményszintet a tényleges ponton.

Ez azt jelenti, hogy az alábbi egyenletekben szereplő különböző korrekciós elemek az ennek, a kezdőponttól oldalra elhelyezkedő referenciapontnak megfelelő geometriai paramétereket használják:

ahol ?' F a (2.7.46) sz. egyenletben kifejezett zajtöredék redukált alakja az q = 0 esetre (mivel a referenciapont a kezdőponttól oldalra helyezkedik el), és szem előtt tartva, hogy a d l -t a d S -sel (nem pedig a d p -vel) kell számítani:

2.7.20. Általános célú légi jármű mozgásának zajeseményszintje (L)

A 2.7.19. pontban ismertetett eljárás a légcsavarral hajtott általános célú légi járművekre vonatkozik, ha azokat a hajtómű-beépítés hatásai szempontjából légcsavaros repülőgépekként kezeljük.

Az ANP-adatbázis számos általános célú légi járműre tartalmaz bejegyzéseket. Noha ezek gyakran a legelterjedtebb üzemben lévő általános célú repülőgépek, mégis adódhat olyan helyzet, amikor helyénvaló a kiegészítő adatok használata.

Olyankor, amikor a konkrét általános célú repülőgép akár nem ismert, akár nem szerepel az ANP-adatbázisban, ajánlott a még általánosabb légijármű-adatok, a GASEPF és GASEPV használata. Ezek az adathalmazok olyan egy hajtóműves általános célú repülőgépeket jelenítenek meg, amelyek (a fenti sorrend szerint) nem állítható, illetve állítható tollú légcsavarral rendelkeznek. A bejegyzések táblázatait az I. függelék mutatja be (I-11–I-17. táblázat).

2.7.21. Helikopterzaj számítási eljárása

A helikopterzaj kiszámításához ugyanazt a számítási módszert alkalmazhatjuk, mint a merevszárnyas repülőgépek esetén (amint a 2.7.14. pontban vázoltuk), azzal, hogy a helikoptereket légcsavaros repülőgépeknek kell tekinteni, és a sugárhajtóműves repülőgépekkel összefüggő hajtómű-beépítési hatásokat nem alkalmazzuk. A bejegyzések táblázatait az I. függelék mutatja be két különböző adathalmazra (I-11–I-17. táblázat).

2.7.22. Hajtóműpróbával (gurulással és a segédhajtómű (Auxiliary Power Unit, APU) üzemével kapcsolatos zaj

Azokban az esetekben, amikor a hajtóművizsgálatokkal és kiegészítő áramforrásokkal kapcsolatos zajok modellezése szükséges, olyankor ezeket az ipari zajokról szóló szakasznak megfelelően kell modellezni. Habár normál esetben nem így van, a repülőtéri hajtómű próba miatti zaj is hozzájárulhat a zajhatásokhoz. A vizsgálatokat általában gépészeti célokból, a hajtóműteljesítmény ellenőrzése miatt hajtják végre úgy, hogy a repülőgépek a sugárhajtómű kiáramlása okozta károkat elkerülendő biztonságos helyen, az épületektől, más repülőgépektől, a jármű- és személyforgalomtól elkülönített helyen vannak.

További biztonsági és zajvédelmi okokból a repülőterek, különösen azok, ahol a karbantartó-létesítmények gyakori hajtóműpróbáknak adhatnak helyet, úgy nevezett zajöblöket alakíthatnak ki. Ezek három oldalról leárnyékolt terek, amelyeket kifejezetten a sugárhajtóműből történő gáz kiáramlás és a zaj elvezetésére és szétoszlatására vannak kialakítva. Az ilyen létesítmények zajhatásainak modellezése esetében, ahol további zajcsillapítás és zajcsökkentés céljából kiegészítő földgátakat vagy jelentősebb zajvédő falakat is alkalmazhatnak, az adja a legjobb eredményt, ha a zajöblöket ipari zajforrásként kezeljük és ennek megfelelő zaj- és hangterjedési modellt alkalmazunk.

2.7.23. Kumulált zajszintek kiszámítása

A 2.7.14–2.7.19. pontok egyetlen légi jármű mozgásából származó, egyetlen megfigyelő tartózkodási helyén tapasztalt esemény zajszintjének kiszámítását ismertetik. Az adott helyszínen a teljes (eredő) egyenértékű hangnyomásszintet úgy számítjuk ki, hogy összesítjük az ezt befolyásoló valamennyi zaj szempontjából szignifikáns légijármű-mozgást, azaz az összes, akár az érkezéssel, akár az indulással kapcsolatos mozgásokat.

2.7.24. Súlyozott egyenértékű hangnyomásszintek

Az idősúlyozott egyenértékű hangnyomásszint (amely a légi járművekkel kapcsolatos összes művelet zajhatását összegzi), általánosságban a következő képlettel fejezhető ki:

Az összegzést elvégezzük az összes N zajeseményre azon T 0 időszak alatt, amelyre a zajmutatóvonatkozik. Az L E,i az i -edik zajesemény egyetlen eseményre vonatkozó zajeseményszint. A g i napszaktól függő súlyozó tényező (általában nappali, esti és éjszakai időszakokra van meghatározva). A g i lényegében az adott időszakban előforduló repülőjáratok számára vonatkozó szorzó. A C konstans különféle jelentéseket vehet fel (normalizálási állandó, szezonális korrekció stb.).

Az alábbi összefüggés felhasználásával:

ahol ? i az i-edik periódus decibelben kifejezett súlyozása, a 2.7.56 sz. egyenlet átírható így:

azaz a napszak szerinti súlyozást az összegzendő szintek egy addíciós taggal történő eltolása fejezi ki.

2.7.25. Súlyozott műveletszám

A kumulatív zajszintet úgy becsüljük meg, hogy összeadjuk a repülőtér rend szerint meghatározott műveletek szerinti gépmozgások esetében a különböző repülési útvonalakat igénybe vevő összes különféle légijármű-típus vagy -kategória hozzájárulását a zajszinthez.

Ahhoz, hogy le tudjuk írni ezt a folyamatot, a következő alsó indexeket vezetjük be:

Sok zajmutató meghatározása foglalja magában a g i napszak szerinti súlyozó tényezőt is (2.7.56. és 2.7.57. sz. egyenlet).

Az összegzési folyamat a „súlyozott műveletszám” bevezetésével egyszerűsíthető:

Az N ij értékek jelenítik meg az i típusú vagy kategóriába tartozó repülőgépek j nyomvonalon (vagy résznyomvonalon) végrehajtott műveleteit nappal, este és éjszaka, ebben a sorrendben. ( 27 )

A (2.7.57.) egyenletből adódóan az (x,y) megfigyelési (megítélési) pontnál az (általános) L eq kumulatív ekvivalens zajszint (energia szerinti egyenértékű hangnyomásszint):

ahol T 0 a vonatkoztatási idő. A 2.7.59-cel meghatározott számérték az alkalmazott súlyozott zajjellemző (pl. L DEN ) konkrét értelmezésétől, valamint a g i súlyozó tényezőtől függ. Az L E,ijk az i kategóriájú légi jármű k nyomvonalból vagy j résznyomvonalból származó hozzájárulása az egyetlen esemény zajszintjéhez. Az LE,ijk becslését a 2.7.14–2.7.19. pontok ismertetik részletesen.

2.7.26. A számítási négyzetrács háló felvétele; a háló finomítása

Amikor a zajmutatóértékek szabályos térközű négyzetrács-pontokon kiszámított értékeinek az interpolálásával kapjuk a zaj-izovonalakat, olyankor ezek pontossága a ? G rácsköz (vagyis hálóméret) megválasztásától függ, különösképp olyan cellák esetén, ahol a zajmutató térbeli eloszlásában fennálló nagyobb gradiensek szűk zaj-izovonal görbületeket eredményeznek (lásd a 2.7.s ábrát ). Az interpolálási hibákat a rács térközének szűkítésével (sűrítés) lehet csökkenteni, de ez növeli a rácspontok darabszámát, így pedig a számítási időt is. A szabályos négyzetháló optimalizálása során meg kell teremteni az egyensúlyt a modellezési pontosság és a futtatási idő között.

2.7.s ábra

A kiindulásul felvett négyzetrács és rács finomítása (sűrítése)

A számítási hatékonyság szembeötlő javulását hozza és pontosabb eredményeket kaphatunk, ha szabálytalan rácsot használunk a kritikus cellákban az interpolációval kapható eredmény finomításához. Ennek technikája, amint a 2.7.s ábrán is látható, az, hogy lokálisan szűkítjük a hálót, így a rács nagyobb része változatlan marad. Mindez meglehetősen magától értetődő és a következő lépésekkel érthető el:

Ha a zajmutatóértékek sorozatát másokkal kell összesíteni (pl. amikor különálló nappali, esti és éjszakai zaj-izovonalak összegzésével súlyozott mutatókat számítunk), akkor odafigyelést igényel annak biztosítása, hogy az egyes különálló hálók azonosak legyenek.

2.7.27. Elforgatott hálók használata

Sok gyakorlati esetben a zaj-izovonalak valódi alakja tengelyes szimmetriára hajlamos egy pályavetületre, mint szimmetriatengelyre. Amennyiben azonban az pályavetület irányát és a számítási rács irányát nem igazítjuk össze, akkor aszimmetrikus zaj-izovonal alakot kaphatunk.

2.7.t ábra

Elforgatott háló (négyzetrács) használata

Az ilyen hatás elkerülésének egyértelmű módszere, ha sűrítjük a rács osztásközeit. Azonban ez növeli a számítási időt. Elegánsabb megoldás, ha elforgatjuk a számítási rácsot, hogy iránya párhuzamos legyen a fő földfelszíni nyomvonalakkal (azaz általában a főfutópályával legyen párhuzamos). A 2.7.t ábrán látható, hogy az ilyen négyzetrács-elforgatás milyen hatással lehet a zaj-izovonal alakjára.

2.7.28. Zaj-izovonalak felrajzolása

A zajmutató értékek teljes rács-sorozatának kiszámítási igénye megszűntethető egy nagyon időhatékony algoritmussal, nevezetesen a zaj-izovonal nyomvonalának pontról-pontra felrajzolásával, és ez csupán alig összetettebb számítást igényel. Ehhez két alapvető lépést kell elvégezni és megismételni (lásd a 2.7.u ábrát ):

2.7.u ábra

A felrajzolási algoritmus koncepciója

Az 1. lépés, hogy megtaláljunk egy első P 1 pontot a zaj-izovonalon. Ehhez egyenlő távolságú lépésekben ki kell számítani az L zajmutató értékeket egy olyan keresési sugár mentén, amelytől elvárható, hogy átfut az L C kötelező zaj-izovonalán. Amikor keresztezzük a zaj-izovonalat, akkor a ? = L C – L különbség megváltoztatja az előjelét. Amennyiben az előjelváltás megtörténik, a sugár mentén megfeleződik a lépési szélesség, és megfordul a keresési irány. Ezt addig kell csinálni, ameddig a ? kevesebb nem lesz az előre meghatározott valamely pontossági küszöbértéknél.

A 2. lépés (amelyet addig kell ismételni, ameddig nem kapunk kellőképpen jól körülírt zajkontúrt), célja az, hogy megtaláljuk az L C zaj-izovonalon azt a következő pontot, amely az aktuális ponttól r meghatározott egyenes vonalú távolságban van. Az aktuális pontból a következőbe egy r hosszúságú vektor mutat. Ezt követően a vektort elforgatjuk és az elforgatási szög lépésenkénti sorozatos változtatásával kiszámítjuk az index szinteket és ? különbségeket az r sugarú körívet leíró vektor végpontján. A lépésközöknek az előzőkben leírthoz hasonló megfelezésével és megfordításával, ezúttal a vektor irányában, előre meghatározott pontossággal megállapítható a vektor mentén következő zaj-izovonal pont minden egyes vektor-elforgatási lépésben.

2.7.v ábra

A zaj-izovonal felrajzolásához alkalmazható nyomkövetési algoritmus feltételeit meghatározó geometriai paraméterek

Bizonyos megkötéseket kell alkalmazni annak biztosítása érdekében, hogy a zaj-izovonalat elegendő pontossággal becsülhessük meg (lásd a 2.7.v ábrát ):

Az ezzel az algoritmussal szerzett tapasztalatokból kiderült, hogy átlagosan 2 és 3 közötti indexértékkel kell kalkulálni, ha 0,01 dB-nél pontosabb zaj-izovonal pontot kívánunk meghatározni.

Ez az algoritmus különösen akkor gyorsítja fel drámai mértékben a számítási időt, amikor nagy izovonalakat kell kiszámítani. Azonban meg kell jegyeznünk, hogy alkalmazása tapasztalatot igényel, különösen akkor, amikor egy-egy zaj-izovonal külön szigetekre bomlik.

2.8. Zajszintek és lakosság hozzárendelése épületekhez

A lakosság zajártalomnak való kitettsége értékeléséhez kizárólag lakóépületeket veszünk figyelembe. Egyéb, nem lakossági felhasználású épületekhez, pl. iskolákhoz, kórházakhoz, irodaházakhoz, vagy gyárakhoz nem rendelünk embereket. A lakosságnak (lakosszámnak) a lakóépületekhez rendelése a legfrissebb hivatalos adatok alapján történik (a tagállam idevágó jogszabályai alapján).

Mivel a légi járművekre vonatkozó kalkulációkat 100 m × 100 m felbontású rácson végezzük, a repülőgépek miatti zaj konkrét esetében a zajszinteket a legközelebb lévő rácspont zajszintjére alapozva kell interpolálni.

Épületek lakosszámának meghatározása

A lakóépületekben élő lakosok számának meghatározása fontos köztes paraméter a zajnak való kitettség megbecsülése során. Sajnálatos, de erre a paraméterre vonatkozó adatok nem mindig állnak rendelkezésre. Az alábbiakban megadjuk, hogy miként lehet ezt a paramétert származtatni a könnyebben hozzáférhető adatokból.

A következőkben használt szimbólumok jelentése a következő:

A lakosok számának kiszámításához, vagy az alábbi 1. eset szerinti eljárást, vagy a 2. eset szerinti eljárást kell követni, a rendelkezésre álló adatok függvényében.

1. ESET: lakosszámra vonatkozó adatok elérhetők

1A : A lakosok száma ismert vagy a lakások/lakóegységek alapján megbecsülték. Ebben az esetben az épületben lakók létszáma az épületben lévő összes lakás/lakóegység lakóinak összesített száma.

1B : A lakók száma csak épületeknél nagyobb egységekre ismert, pl. városi háztömbök egyik oldal, városi háztömb, kerület, vagy akár egy teljes önkormányzat. Ebben az esetben az épület lakóinak számát az épület térfogata alapján becsüljük meg:

Ebben az esetben a „ total ” index az adott vizsgált egységre vonatkozik. Az épület térfogata az alapterületének és magasságának szorzata:

Amennyiben az épület magassága nem ismert, meg kell becsülni az épület emeleteinek számával ( NF building ), feltételezve, hogy emeletenként 3 m az átlagmagasság.

Amennyiben az emeletek száma is ismeretlen, a kerület vagy környék épületeire jellemző emeletek számának alapértelmezett értékét kell használni.

A vizsgált egység lakóépületeinek V total össztérfogatát az egységben lévő valamennyi lakóépület térfogatának összegeként számítjuk:

2. ESET: lakosszámra vonatkozó adatok nem elérhetők

Ebben az esetben a lakók számát az FSI , tehát az egy lakóra jutó átlagos lakásalapterület alapján becsüljük. Amennyiben ez a paraméter nem ismert, a nemzeti alapértelmezett értéket kell használni.

2A : Az épület lakáscéljára szolgáló helyiségeinek összalapterülete ismert a lakások/lakóegységek alapján. Ebben az esetben minden egyes lakás/lakóegység lakóinak számát az alábbiak szerint becsüljük:

Így az épület lakóinak száma már megbecsülhető a fenti 1A ESET szerint.

2B : A lakáscéljára szolgáló helyiségek összalapterülete ismert az épület egészére, azaz ismerjük az épületben lévő összes lakás/lakóegység alapterületét. Ebben az esetben a lakók számát a következők szerint becsüljük:

2C : A lakáscéljára szolgáló helyiségek összalapterülete csak épületeknél nagyobb egységekre ismert, pl. városi háztömbök egyik oldal, városi háztömb, kerület, vagy akár egy teljes önkormányzat.

Ebben az esetben az épület lakóinak számát az épületnek a fenti 1B ESETBEN leírtak szerinti térfogata alapján becsüljük, ilyenkor pedig az összes lakó száma az alábbiak szerint becsülhető:

2D : A lakáscéljára szolgáló helyiségek összalapterülete ismeretlen. Ebben az esetben az épület lakóinak számát a fenti 2B ESETBEN leírtak szerint becsüljük, ilyenkor pedig a lakás/lakóegység alapterülete alábbiak szerint becsülhető:

A 0,8 együttható a bruttó alapterület › lakás/lakóegység alapterülete közötti váltótényező. Amennyiben ismert, hogy ettől eltérő együttható jellemző a területre, akkor ezt kell használni, és ezt egyértelműen dokumentálni.

Amennyiben az épület emeleteinek száma nem ismert, meg kell becsülni az épület magassága alapján ( H building ), ami jellemzően nem egész emeletszámot eredményez:

Amennyiben sem az épület magasságát, sem az emeletek számát nem ismerjük, a kerület vagy környék épületeire jellemző emeletek számának alapértelmezett értékét kell használni.

A megítélési pontok hozzárendelése az épületek homlokzatához

A lakosság zajártalomnak való kitettsége értékelését lakóépületek esetén az épület előtti talajszint felett 4 m magasan lévő megítélési pontok alapján végezzük.

A lakosok számának kiszámításához, vagy az alábbi 1. eset szerinti eljárást, vagy a 2. eset szerinti eljárást kell követni szárazföldi zajforrások esetén. A repülőgépekből származó, 2.6. pont szerint számított zaj esetén az épület összes lakóját a négyzetrácson lévő legközelebbi zajszámítási ponthoz rendeljük.

1. ESET

a. ábra

Példa a megítélési pontok elhelyezésére egy épület körül az 1. eset szerinti eljárás követése esetén

2. ESET

b. ábra

Példa a megítélési pontok elhelyezésére egy épület körül az 2. ESET szerinti eljárás követése esetén

3.   BEMENŐ ADATOK

A fent ismertetett eljárásokkal összefüggésben megfelelően használható bemenő adatokat az F–I. függelékekben adjuk meg.

Azokban az esetekben, amikor az F–I. függelékekben megadott bemenő adatok nem alkalmazhatók vagy eltéréseket okoznak azoktól a valós értékektől, amelyek nem teljesítik a 2.1.2. és 2.6.2. pontokban bemutatott feltételeket, egyéb adatok is használhatók, azzal, hogy a használt értékeket és a származtatásukhoz alkalmazott módszertant kellően dokumentálják, ide értve a megfelelőségük alátámasztását is. Az erre vonatkozó információkat nyilvánosan elérhetővé kell tenni.

4.   MÉRÉSI MÓDSZEREK

Azokban az esetekben, amikor bármilyen okból kifolyólag méréseket végzünk, azoknak meg kell felelniük a hosszú távú átlagmérésekre nézve irányadó, az ISO 1996-1:2003 és ISO 1996-2:2007 szabványokban, illetve a légi járművektől származó zaj esetén az ISO 20906:2009 szabványban lefektetett alapelveknek.

( 1 ) Az Európai Parlament és a Tanács 2007. szeptember 5-i 2007/46/EK irányelve a gépjárművek és pótkocsijaik, valamint az ilyen járművek rendszereinek, alkatrészeinek és önálló műszaki egységeinek jóváhagyásáról ( HL L 263., 2007.10.9., 1. o. ).

( 2 ) Városi terepjárók (Sport Utility Vehicles).

( 3 ) Többcélú járművek (Multi-Purpose Vehicles).

( 4 ) A porózus útburkolatok elnyelését az emissziós modellben vesszük figyelembe.

( 5 ) Ilyen speciális elrendezés például, ha a kisméretű akadályok hálózatszerűen, egy síkban, szabályos közönként helyezkednek el.

( 6 ) Valójában a légi jármű alatt, a szárnytengelyre és a repülési irányra merőlegesen, azaz nem fordulóban (nem bedőlt helyzetű repülésben) függőlegesen a légi jármű alatt.

( 7 ) Az időt a légi jármű sebességén keresztül vesszük figyelembe.

( 8 ) Az időt a légi jármű sebességén keresztül vesszük figyelembe.

( 9 ) Bizonyos esetekben 4 m-es vagy annál magasabb számított szintet kérnek. Az 1,2 m-en, illetve 10 m-en végzett mérések összehasonlítása, valamint a földhatások elméleti számítása kimutatja, hogy az egyenértékű A-hangnyomásszint változása viszonylag érzéketlen a megítélési pont magasságára. A változás általában kisebb, mint egy decibel, kivéve, ha a hang beesési szöge 10° alatt van, és a megítélési pontban az A-súlyozású spektrum maximuma a 200–500 Hz tartományban van. Olyan spektrumok, amelyekben az ilyen alacsony frekvencia dominál, pl. a nagy távolságban működő alacsony kétáramúsági fokú hajtóműveknél, ill. a diszkrét alacsony frekvenciás hangokat adó légcsavaros hajtóműveknél jelenhetnek meg.

( 10 ) A légi járművek repülési adatrögzítői átfogó üzemeltetési adatokat biztosítanak. Ugyanakkor ezek nem könnyen hozzáférhetők, biztosításuk költséges, ezért zajmodellezési célú felhasználásuk általában különleges projektekre és modellfejlesztési tanulmányokra korlátozódik.

( 11 ) Többnyire a közepes tengerszint fölötti magasságként mérjük (azaz 1 013mB-hoz képest), amelyet a repülőtéri megfigyelőrendszer korrigál a repülőtér magassága szerint.

( 12 ) A lokális koordináta tengelyei általában párhuzamosak annak a térképnek a tengelyével, amelyen a zaj-izovonal görbéket számítjuk felvesszük. Azonban néha hasznos lehet, ha egy futópályával párhuzamos x -tengelyt választunk, mivel így finomszámítási négyzetrács használata nélkül is szimmetrikus zaj-izovonalakatt kapunk (lásd a 2.7.26–2.7.28. részeket ).

( 13 ) Nem egyenletes talaj esetén előfordulhat, hogy a megfigyelő a légi jármű fölött helyezkedik el, amely esetben a hangterjedés kiszámításához a z' (és az ennek megfelelő ß elevációs szög – lásd a 4. fejezetben) nullával lesz egyenlő.

( 14 ) Az, hogy mindezt miként lehet a legjobban megvalósítani, a felhasználóra van bízva, minthogy ez a fordulósugarak értelmezésétől függ. Amikor a kezdőpont egyenes vagy köríves útszakaszok sorozata, aránylag egyszerű lehetőséget kínál, ha a fordulók elejére és végére olyan átmeneti bedőlési szög szegmenseket illesztünk, amelyekben a légi jármű hossztengely körüli elfordulásának sebessége állandó (pl. °/m or °/s értékként kifejezve).

( 15 ) Ebből a célból a földfelszíni nyomvonal teljes hosszának minden esetben meg kell haladnia a röppálya hosszát. Szükség esetén ez úgy érhető el, hogy a földfelszíni nyomvonal utolsó szegmenséhez megfelelő hosszúságú egyenes szegmenseket adunk.

( 16 ) Ezen az egyszerű módon meghatározva a szegmentált útvonal teljes hossza némileg kevesebb, mint a körív útvonala, azonban az ebből következő zaj-izovonalhiba elhanyagolható, ha a szöglépések nem érik el a 30°-ot.

( 17 ) Még ha a hajtómű teljesítményfokozata állandó is marad egy szegmens mentén, a hatjóerő és gyorsulás a légsűrűség magasság szerinti váltakozása miatt megváltozhat. Azonban a zajmodellezés alkalmazásában ezek a változások normál esetben elhanyagolhatók.

( 18 ) Az ECAC Doc 29 sz. dokumentum előző kiadásában ez az ajánlás szerepelt, de továbbra is provizórikusnak tekinthető, a további alátámasztó kísérleti adatok megszületéséig.

( 19 ) A 10 dB down L E akár 0,5 dB-lel alacsonyabb lehet a hosszabb időtartamon keresztül értékelt L E -nél. Azonban a magas eseményszintű rövid átlós távolságok kivételével a külső környezeti zaj gyakran célszerűtlenné teszi a hosszabb mérési intervallumokat, és a 10-dB down értékek tekinthetők a normának. Minthogy a zaj hatásainak (a zaj-izovonalak „kalibrálásához” használt) a vizsgálata gyakran szintén a 10-dB down értékekre támaszkodik, az ANP táblázatok adatai teljesen megfelelőnek tekinthetőek.

( 20 ) Noha a végtelenül hosszú repülési útvonal fogalma fontos az esemény L E zajeseményszintjének meghatározásához, relevanciája alacsonyabb az L max legnagyobb hangnyomásszint esetén, mert erre nézve a megfigyelő megközelítésének legközelebbi pontján vagy ennek közelében, adott pozícióban lévő légi jármű által kibocsátott zaj a meghatározó. Modellezési célokra az NPD paramétert a megfigyelő és a szegmens közötti minimumtávolságnak vesszük.

( 21 ) Az NPD specifikácói előírják, hogy az adatokat egyenletes és egyenes , nem feltétlenül vízszintes repülési mérésekre kell alapozni, így a szükséges repülési feltételek előállításához a tesztrepülőgép repülési útvonal a vízszintes felé dönthető. Azonban ahogyan látni fogjuk, a megdöntött útvonalak számítási nehézségekhez vezetnek, és amikor az adatokat modellezéshez használjuk, kényelmesebb úgy elképzelni a forrásútvonalakat, ha mind egyenesek és vízszintesek.

( 22 ) Ez az úgynevezett időtartam korrekció , mivel tekintetbe veszi a légi jármű sebességének a hangesemény időtartamára gyakorolt hatását, azt az egyszerű feltételezést alkalmazva, miszerint ha minden más egyenlő, akkor az időtartam, és így a kapott esemény-hangenergia a forrás sebességével fordítottan arányos.

( 23 ) Nem sík terep esetén különféleképp lehet értelmezni a magassági szöget. Ezúttal a légi járműnek a megfigyelési pont feletti magasságaként és átlós távolságként értelmezzük, tehát elhagyjuk a helyi terepgradienseket, illetve a hangterjedés útvonalán előforduló akadályokat is (lásd a 2.7.6. és 2.7.10. részben). Abban az esetben, ha a talaj tengerszint feletti magassága okán a megítélési pont a légi jármű fölé esik, a ß magassági szöget nullára állítjuk.

( 24 ) A szabad hangtér szint nem más, mint amit a földfelszín hiányában megfigyelhetnénk.

( 25 ) A szél és hőmérséklet gradiensek, illetve a turbulencia részben a felszín egyenetlenségétől, részben pedig hőátadási karakterisztikájától függenek.

( 26 ) A szegmens jobb oldalán elhelyezkedő megfigyelő esetén a ? helyett ß + ?-t használnánk (lásd a 2.7.19. pontot).

( 27 ) Az időszakok eltérhetnek ettől a háromtól, az alkalmazott zajmutató meghatározásától függően.

A. függelék

Adatigény

A törzsszöveg 2.7.6. pontja általánosan írja le az egy repülőteret, illetve a repülőtér üzemét jellemző összes olyan eset-specifikus adatra vonatkozó követelményt, amely a zaj-izovonalak számításához szükséges. Az alábbi adatlapokat egy fiktív repülőtér mintaadataival töltöttük ki. Az egyedi adatformátumok általában az adott zajmodellező rendszer követelményeitől és igényeitől, valamint a vizsgálati forgatókönyvtől függnek.

Megjegyzés: Javasoljuk, hogy a földrajzi adatokat (referenciapontok stb.) Descartes-féle koordinátarendszerben határozzák meg. A koordinátarendszer kiválasztása általában a rendelkezésre álló térképek függvénye.

A1   ÁLTALÁNOS REPÜLŐTÉR ADATOK

A2   KIFUTÓPÁLYA LEÍRÁSA

Áthelyezett pályaküszöbök esetén vagy a kifutópálya leírását kell ismételni, vagy az áthelyezett küszöböket kell leírni a pályavetületet (a repülési útvonal függőleges vetülete a talajsíkon) leíró részben.

A3   A PÁLYAVETÜLET LEÍRÁSA

Radarinformációk hiányában a következő adatokat kell megadni az egyes pályavetületek leírásához.

A4   LÉGIFORGALOM LEÍRÁSA

A5   REPÜLÉSI ELJÁRÁS ADATLAPJA

Példa egy repülőgépre a 3. fejezet szerinti Boeing 727-200 radar alapján, a törzsszöveg 2.7.9. pontjának útmutatásait felhasználva.

Az eljárásprofil példája az ANP adatbázisban tárolt A/C adatokon alapszik.

B. függelék

Repülési teljesítményre vonatkozó számítások

Fogalmak és jelölések

Az e függelékben használt kifejezések és jelölések megfelelnek a repüléstechnikai mérnökök által hagyományosan használtaknak. Egyes alapkifejezéseket azon felhasználók számára fejtünk ki bővebben, akik ezeket nem ismerik. A módszer törzsrészével való ellentmondások elkerülése érdekében a jelölések nagy részét külön definiáljuk e függelékben. A módszer törzsrészében hivatkozott mennyiségekhez általános jelöléseket rendelünk – a függelékben néhány eltérő módon használt mennyiséget csillaggal (*) jelöltünk. Néha egymás mellett szerepelnek amerikai és SI mértékegységek – ennek oka az, hogy megtartsuk a más rendszerhez szokott felhasználók számára ismerős konvenciókat.

Fogalmak

Jelölések

A mennyiségek egyéb megjegyzés hiányában dimenziótlanok. A felsorolásban nem szereplő jelöléseket és rövidítéseket csak helyileg használjuk és a szövegben definiáljuk. Az 1 és 2 alsó index egy adott szegmens kezdeténél és végénél fennálló feltételekre utal. A felülvonás egy szegmens középértékét jelenti, azaz a kezdő- és végponti érték átlagát.

B1   BEVEZETÉS

Repülési pálya szintézise

Ez a függelék alapvetően eljárásokat ajánl a repülőgép repülési profiljának kiszámításához adott aerodinamikai és hajtóműtechnikai paraméterek, a repülőgép tömege, a légköri viszonyok, a pályavetület jellemzői és a műveleti eljárás (repülés konfigurációja, teljesítmény beállítások, haladási sebesség, függőleges sebesség, stb.) alapján. A műveleti eljárást eljárási fázisok sorával írjuk le, amelyek előírják, hogyan kell az adott profil szerint repülni.

A repülési profil – a felszállás és a megközelítés esetén – egyenesvonalú szegmensek sorozatával kerül megadásra. A szegmensek végpontjainak neve profilpont . A profilpontokhoz kapcsolódó számítások az aerodinamikai és tolóerőre vonatkozó számos együtthatót és konstanst tartalmazó egyenleteken alapulnak, ezért ezeket az együtthatókat és konstansokat ismerni kell az adott repülőgépvázra és hajtóműre vonatkozóan. Erre a fajta számítási eljárásra a szöveg repülésipálya- szintézisként hivatkozik.

A repülőgépnek az ANP adatbázisból lekérhető teljesítményparaméterein kívül az egyenletekhez a következőket kell minden szegmensre meghatározni a felszállás és a megközelítés kapcsán egyaránt: (1) a repülőgép bruttó tömege, (2) hajtóművek száma, (3) léghőmérséklet, (4) kifutópálya magassága és (5) eljárási fázisok (ezeket a teljesítmény beállítások, fékszárny kitérése, légsebesség és – gyorsulás közben – átlagos emelkedési/merülési sebesség). Az egyes szegmenseket ezután a következő osztályokba soroljuk: gurulás, felszállás vagy leszállás, konstans sebességű emelkedés, teljesítménycsökkentés, gyorsuló emelkedés fékszárnyak bevonásával vagy anélkül, ereszkedés lassítással és/vagy fékszárny kieresztéssel vagy ezek nélkül, illetve leszálláskor a végső megközelítés. A repülési profil lépésről lépésre épül fel, és az egyes szegmensek kezdő paraméterei az előző szegmens végéhez tartozó paraméterekkel egyeznek meg.

Az ANP adatbázisban szereplő aerodinamikai/teljesítmény-paraméterek célja az, hogy viszonylag pontosan képezzék le egy repülőgép valós repülési pályáját adott referencia feltételek között (lásd a törzsszöveg 2.7.6. pontját ). Az aerodinamikai paraméterek, a hajtómű együtthatók 43 °C léghőmérsékletig, 4 000 ft repülőtér-magasságig, valamint az ANP adatbázisban meghatározott súlytartományon belül helyesek. Az egyenletek így lehetővé teszik a repülési pályák kiszámítását a referenciától eltérő repülőgép tömeg, szélsebesség, léghőmérséklet vagy kifutópálya-magasság (légnyomás) esetén, és általában kellő pontosságot biztosítanak ahhoz, hogy egy repülőtér környékén ki lehessen számítani az átlagos zaj-izovonalakat.

A B4 fejezet azt mutatja be, hogyan kell figyelembe venni felszállás esetén a fordulók hatásait. Ezáltal tekintetbe vehető a bedőlési szög az oldalirányú irányítottság hatásainak (installációs hatások) számításakor. Fordulás esetében a fordulási sugár és a repülőgép sebességének függvényében általában csökkennek az emelkedési gradiensek is. (A fordulók hatásai leszállási megközelítés alatt igen összetettek, így ezekkel ebben az anyagban nem foglalkozunk. Az azonban leszögezhető, hogy a zaj-izovonalakat csak ritkán befolyásolják jelentős mértékben.)

A B5 – B9 fejezet módszertant ajánl a felszálló repülési profil kialakítására az ANP adatbázis együtthatói és az eljárási fázisok alapján.

A B10 és B11 fejezet módszertant ad meg a megközelítési repülési profil kialakítására az ANP adatbázis együtthatói és a repülési eljárásai alapján.

A B12 fejezet kidolgozott példát mutat be a számításokra.

Külön egyenletcsoportokat adunk meg sugárhajtóművek és a légcsavarok által keltett tolóerő meghatározásához. Egyéb útmutatatás hiányában egy repülőgép aerodinamikai teljesítményéhez tartozó egyenletek egyaránt vonatkoznak a sugárhajtású és a légcsavaros repülőgépekre.

A használt matematikai jelöléseket e függelék elején és/vagy első előfordulásukkor definiáljuk. Az egyenletekben az együtthatók és konstansok mértékegységének természetesen összhangban kell állnia a megfelelő paraméterek és változók mértékegységeivel. Az ANP adatbázissal való kompatibilitás érdekében a függelékben a repüléstechnikai konvenciókat követjük: a távolságok és magasságok lábban (ft), a sebesség csomóban (kt), a tömeg fontban (lb), az erő font-erőben (magas hőmérsékletre korrigált nettó hajtómű tolóerő), stb. van megadva – jóllehet egyes mértékegységeket (pl. az atomoszférikusokat) SI mértékegységben adunk meg. Eltérő mértékegységrendszerekben dolgozva ügyelni kell, hogy az egyenletek felhasználása során alkalmazásra kerüljenek a megfelelő konverziós tényezők.

Repülési útvonal elemzése

Egyes modellezési alkalmazások esetében a repülési útvonaladatokat nem eljárási fázisokban adják meg, hanem hely- és időkoordinátákban, amelyeket rendszerint radarinformációk elemzésével határoznak meg. Ezt a törzsszöveg 2.7.7. pontja tárgyalja. Ilyenkor a függelékben szereplő egyenleteket „fordítva” alkalmazzák – a hajtómű tolóerő paramétereit vezetik le a repülőgép mozgásából, és nem fordítva. Általában a repülési útvonaladatok átlagolása, majd szegmentált formátumra történő egyszerűsítése – amely az egyes szegmensek emelkedőnek vagy ereszkedőnek, gyorsulónak vagy lassulónak történő, illetve a tolóerő és a fékszárnykonfiguráció változásának megfelelő osztályozását jelenti – viszonylag egyszerű eljárás a szintézishez képest, amely gyakran tartalmaz közelítési eljárásokat.

B2   HAJTÓMŰ TOLÓERŐ

Az egyes hajtóművek által nyújtott tolóerő egyike annak az öt mennyiségi értéknek, amelyeket az egyes repülési útvonalszakaszok végein meg kell határozni (a másik négy érték a magasság, a sebesség, a teljesítmény beállítás és a bedőlési szög). A nettó hajtómű tolóerő a hajtómű bruttó tolóerejének azt a részét jelenti, amely meghajtásként hasznosul. Az aerodinamikai és akusztikai számítások céljából a nettó hajtómű tolóerő a közepes tengerszinten érvényes standard légnyomásra vonatkozik. Ezt nevezzük korrigált nettó tolóerőnek ( F n /d).

Ez vagy az a nettó tolóerő, amely adott névleges tolóerőn történő üzemben áll rendelkezésre, vagy az, amely abból ered, hogy a tolóerő beállítási paramétert adott értékre állítják be. Turbó-sugárhajtású és turbó-légcsavaros, adott névleges tolóerő mellett üzemelő hajtómű esetén a korrigált nettó tolóerőt a következő egyenlet adja meg

ahol

Az ANP adatbázisban megadott adatok lehetővé teszik a névlegestől eltérő tolóerő kiszámítását is adott tolóerő beállítási paraméter függvényeként. Egyes gyártók ilyen paraméterként a hajtómű nyomásviszonyt (EPR) , míg mások a kisnyomású forgórész vagy a kétáramúságot biztosító ventilátor fordulatszámát ( N 1 ) adják meg. Az EPR paraméter használata esetén, a B-1 egyenlet a következővel helyettesítendő:

ahol K 1 és K 2 együtthatók az ANP adatbázisból, amelyek a korrigált nettó tolóerőre és hajtómű nyomásviszonyra vonatkoznak az adott repülőgép Mach-szám szempontjából releváns hajtómű nyomásviszony környékén.

Ha a fedélzeti személyzet a tolóerő beállításához a hajtómű N 1 fordulatszámát használja paraméterként, az általánosított tolóerő egyenlet a következő:

ahol

Megjegyzés: egy adott repülőgép esetén a B-2 és B-3 egyenletben szereplő E, F, G A , G B és H értékei eltérőek is lehetnek a B-1 egyenletben megadott értékektől.

Az egyenletben nem minden kifejezés jelentős. Például törésponti léghőmérséklet (általában 30 °C) alatt üzemelő flat rated hajtóművek esetén a hőmérsékletre vonatkozó kikötés nem feltétlenül szükséges. Nem flat rated hajtóművek esetén a környezeti hőmérsékletet is figyelembe kell venni a névleges tolóerő megadásánál. A hajtóműhöz tartozó flat rating hőmérséklet felett eltérő hajtómű tolóerő együtthatókat ( E, F, G A , G B H ) high kell használni az elérhető tolóerő meghatározásánál. Ilyen esetekben az általános gyakorlat szerint az F n /d értéket kell kiszámítani az alacsony és a magas hőmérsékleti együtthatóból, és a magasabb tolóerő értéket kell alkalmazni a flat rating hőmérséklet alatt , illetve az alacsonyabb számított tolóerő értéket a flat rating hőmérsékletet meghaladó hőmérsékleten.

Amennyiben csak az alacsony hőmérsékleti tolóerő együtthatók állnak rendelkezésre, a következő összefüggést lehet alkalmazni:

ahol

Az ANP adatbázis értékeket ad a B-1–B-4 egyenletekben szereplő konstansokhoz és együtthatókhoz.

Légcsavaros repülőgépek esetén a hajtóművenkénti korrigált nettó tolóerőt grafikonokról kell leolvasni, vagy a következő egyenlettel kell kiszámítani:

ahol

A B-5 egyenletben megadott paraméterek az ANP adatbázisból származnak, maximális felszállási tolóerő és maximális emelkedési tolóerő beállításokra vonatkoznak.

A V T valós légsebesség a V C kalibrált sebességből az összefüggés alapján becsült érték

ahol ? a repülőgépnél mért és a közepes tengerszinten vett levegő sűrűség aránya.

Útmutatás csökkentett felszállási tolóerővel történő üzemhez

Gyakran előfordul, hogy a repülőgépek felszálló tömege nem éri el a maximális megengedett értéket és/vagy a rendelkezésre álló kifutópálya hossz meghaladja a maximális felszállási tolóerő mellett előírt minimumot. Ilyenkor gyakran szokták maximum alá csökkenteni a hajtómű teljesítményt a hajtómű élettartamának meghosszabbítása, illetve néha zajcsökkentési célok érdekében. A hajtómű tolóerő csak olyan mértékben csökkenthető, amely mellett még fenntartható egy előírt biztonsági tartalék. A légitársaságok által a tolóerő csökkentés mértékének meghatározására alkalmazott számítási eljárás ennek megfelelően szabályozott: összetett, és számos tényezőt figyelembe vesz – például a felszálló tömeget, a környezeti léghőmérsékletet, a kifutópálya kapcsán megadott távolságokat, a kifutópálya magasságát, illetve az akadályoktól való távolságtartásra vonatkozó kritériumokat. Ennek megfelelően a tolóerő csökkentés járatonként eltérő.

Mivel ennek a felszállási zaj-izovonalra gyakorolt hatása esetenként jelentős, célszerű, ha a zaj-izovonal-számítások során az ésszerűség keretein belül törekednek a csökkentett tolóerős műveletek figyelembe vételére, valamint a lehető leghatékonyabb modellezés érdekében gyakorlati tanácsokat kérnek az üzemeltetőktől.

Ha ilyen tanácsok nem érhetők el, célszerű a fentieket egyéb módon figyelembe venni. Nem célszerű az üzemeltetők zajmodellezési célú számításait alkalmazni: ezek a hagyományos, hosszú idejű zajszintek számításához alkalmazott egyszerűsítések és becslések mellett nem megfelelőek. Gyakorlati alternatívaként a következő útmutatást közöljük. Ki kell emelni, hogy ezen a téren jelentős kutatások folynak, és ezért az útmutatás is módosulhat.

A repülési-adatrögzítők (FDR) adatainak elemzése kimutatta, hogy a tolóerő csökkentés mértéke erősen összefügg a valós felszálló tömeg és a szabályozott felszálló tömeg (RTOW – Regulated Takeoff Weight) arányával, amíg el nem ér egy rögzített alsó korlátot ( 1 ) ; azaz

ahol ( F n /?) max a maximális névleges tolóerő, W a valós bruttó felszálló tömeg és W RTOW a szabályozott felszálló tömeg.

Az RTOW az a maximális felszálló tömeg, amely még biztonsággal megengedhető a kielégítő felszállási pályahosszra, a hajtóműleállásra és az akadályokra vonatkozó előírások betartása mellett. Az RTOW a rendelkezésre álló pályahossz, a repülőtér magasság, a hőmérséklet, az ellenszél és a fékszárny szögének függvénye. Ezek az információk lekérhetők az üzemeltetőktől, és gyakran jobban hozzáférhetők, mint a csökkentett tolóerő valós szintjeire vonatkozó adatok. A Repülőgép Üzemeltetési Kézikönyvében (AFM) feltüntetett adatokból egyébként ki is számítható.

Csökkentett emelkedési tolóerő

Csökkentett felszállási tolóerő alkalmazása esetén az üzemeltetők gyakran – nem mindig – a maximális szint alatti érték ( 2 ) alá csökkentik az emelkedési tolóerőt. Ezzel elkerülhetőek az olyan helyzetek, amikor a felszállási tolóerő alkalmazásával végrehajtott kezdeti emelkedés végén csökkentés helyett növelni kell a teljesítményt. Erre azonban nehéz általános alapokra épülő indoklást találni. Egyes üzemeltetők rögzített korlátokat alkalmaznak a maximális emelkedési tolóerő alatt, amelyekre Climb 1 és Climb 2 néven hivatkoznak, és amelyek tipikusan rendre 10, illetve 20 százalékkal csökkentik az emelkedési tolóerőt a maximumhoz képest. Csökkentett felszállási tolóerő alkalmazása esetén ajánlott az emelkedési tolóerőszinteket szintén 10 százalékkal csökkenteni.

B3   FÜGGŐLEGES LÉGHŐMÉRSÉKLET, -NYOMÁS, -SŰRŰSÉG ÉS SZÉLSEBESSÉG PROFILOK

E dokumentum alkalmazásában a hőmérsékletnek, a nyomásnak és a sűrűségnek a közepes tengerszint feletti magasság szerinti változása a nemzetközi egyezményes légkör (International Standard Atmosphere) adatainak felel meg. Az alább leírt módszertanok a tengerszint felett 4 000 ft repülőtér-magasságig, illetve legfeljebb 43 °C (109 °F) léghőmérsékletig igazoltak.

Ugyan a valóságban az átlagos szélsebesség a magasság és az idő függvényében is változik, általában azonban nem célszerű ezt figyelembe venni a jelen zaj-modellezés szempontjából. A repülési teljesítményre alább megadott egyenletek azon az általános feltevésen alapulnak, hogy a repülőgép mindenkor az (alapértelmezett) 8 kt sebességű ellenszéllel szemben halad – függetlenül a repülőgép tényleges haladási irányától (jóllehet az átlagos szélsebességet a hangterjedésre vonatkozó számítások közvetlenül nem veszik figyelembe). Az eredményeknek az egyéb ellenszél sebességek szerinti korrekciójához rendelkezésre állnak módszerek.

B4   A FORDULÓK HATÁSAI

A függelék további része azt mutatja be, hogyan kell a pályavetületre emelt függőleges síkra vetített kétdimenziós repülési útvonalat meghatározó s , z profilpontokat összekötő szegmensek szükséges jellemzőit kiszámítani. A szegmenseket sorrendben definiáljuk a mozgás iránya szerint. Az egyes szegmensek végpontjánál (felszálláskor az első szegmens esetében a gurulás kezdetén), ahol az üzemeltetési paraméterek és a következő eljárási fázis vannak meghatározva, az emelkedési szöget és a nyomvonalon azt a távolságot kell kiszámítani, amikorra a gép eléri a kívánt magasságot és/vagy sebességet.

Egyenes nyomvonal esetén egyetlen profilszegmens elegendő, amelynek felépítése közvetlenül meghatározható (jóllehet néha szükség van bizonyos mértékű közelítésre). Azonban ha a kívánt végső feltétel elérése előtt forduló kezdődik vagy fejeződik be, illetve sugarában vagy irányában változik, egyetlen szegmens nem elegendő, mivel a bedőlési szöggel változik a repülőgépre ható felhajtóerő és ellenállás. A fordulás emelkedésre kifejtett hatásainak figyelembe vételéhez további profilszegmensekre van szükség az eljárási fázis megvalósítása céljából – a következők szerint.

A pályavetület megszerkesztését a szöveg 2.7.13. pontja írja le. Ez független bármilyen repülési profiltól (jóllehet ügyelni kell arra, hogy ne adjunk meg olyan fordulókat, amelyek normál működési korlátok mellett nem repülhetők be). Mivel azonban a repülési profilt – amelynél a magasság és a sebesség a nyomvonalon megtett távolság függvénye – befolyásolják a fordulók, így az nem határozható meg a pályavetülettől függetlenül.

A sebességnek fordulókban való fenntartásához növelni kell a szárnyra ható felhajtóerőt, ezzel ellensúlyozva a centrifugális erőt és a repülőgép tömegét. Ezzel azonban növekszik az ellenállás, és így nagyobb tolóerőre van szükség. A forduló hatásait a teljesítményre vonatkozó egyenletekben az ? bedőlési szög függvényeként határozzák meg, amelyet szintben történő repülés közben állandó sebességen bejárt körkörös útvonalon a következő egyenlet ad meg:

A fordulókat állandó sugarúnak feltételezzük, és figyelmen kívül hagyjuk a nem szintben történő repülési pályákhoz társított másodlagos hatásokat – a bedőlési szögeket kizárólag az pályavetület kanyarodásának r sugara határozza meg.

Egy eljárási fázis megvalósításához először kiszámítunk egy ideiglenes (kiindulási) profilszegmenst a kezdőponti ? bedőlési szögből – ezt a pályaszegmens r sugarára a B-8 egyenlet fejezi ki. Ha az ideiglenes szegmens számított hossza olyan, hogy nem halad át egy forduló elején vagy végén, úgy az ideiglenes szegmens véglegesíthető, és tovább lehet lépni a következő fázisra.

Ha az átmeneti szegmens egy vagy több forduló elejét vagy végét metszi (itt az ? változik) ( 3 ) , a repülési paramétereket interpolációval kell becsülni az első ilyen pontnál (lásd a 2.7.13. pontot), majd ezeket végponti értékekként kell elmenteni a koordinátákkal együtt, és a szegmenst itt kell elvágni. Az eljárási fázis második lépését ettől a ponttól kell alkalmazni – átmenetileg ismét feltételezve, hogy elegendő lesz egyetlen szegmens azonos végponti feltételekkel, de új kezdőponttal és bedőlési szöggel. Ha a második szegmens ismét fordulási sugár/irány változáson halad át, akkor egy harmadik szegmensre is szükség lesz – és így tovább, egészen a végső feltételek eléréséig.

Közelítési módszer

Nyilvánvaló, hogy a fordulók fent leírt hatásainak teljes körű figyelembe vétele rendkívül megnöveli a számítások bonyolultságát, mivel egy repülőgép emelkedési profilját külön kell számítani az általa követett minden egyes pályavetület esetében. A függőleges profil fordulók által okozott változásai azonban jóval kisebb mértékben befolyásolják a zaj-izovonalak alakulását, mint a bedőlési szög változásai, és előfordulhat, hogy a felhasználó kerülni szeretné a bonyodalmakat – esetleg némi pontosság árán – azáltal, hogy figyelmen kívül hagyja a fordulók izovonalakra gyakorolt hatását, miközben az oldalirányú zajemisszió számításánál továbbra is figyelembe veszik a bedőlési szöget (lásd a 2.7.19. pontot). E közelítés alapján egy adott repülőgép üzeméhez tartozó profilpontokat csak egyszer kell kiszámítani, valamint egyenes pályavetületet kell feltételezni (melyre ? = 0).

B5   FÖLDI GURULÁS FELSZÁLLÁSNÁL

A felszállási tolóerő a kifutópálya mentén gyorsítja fel a repülőgépet egészen a felemelkedésig. Ezután a kalibrált sebességet konstansnak feltételezik az emelkedés első szakaszán. Ha a futómű behúzható, feltételezzük, hogy azt be is húzzák röviddel a felemelkedés után.

E dokumentum alkalmazásában a valós gurulást felszállásnál a s TO8 egyenértékű felszállási távolsággal közelítjük (alapértelmezés szerinti 8 kt ellenszélben), amelyet a B-1. ábra szerint definiáltunk a következőképpen: a fék kiengedése és azon pont közötti távolság a kifutópályán, amelyben a bevont futóművel történő kezdeti emelkedés egyenes vonalú meghosszabbítása metszi a kifutópályát.

B-1. ábra

Egyenértékű felszállási távolság

Sík kifutópályán a s TO8 egyenértékű földi gurulási távolság felszállásnál az alábbiakból határozható meg:

ahol

Megjegyzés: mivel a B-9. egyenlet figyelembe veszi a tolóerőnek a sebesség és kifutópálya magassága szerinti ingadozását, egy adott repülőgép esetében a B 8 együttható csak a fékszárny kitérésének függvénye.

Az alapértelmezés szerinti 8 kt értéktől eltérő ellenszél esetén a felszállásra érvényes földi gurulási távolságot a következők szerint korrigáljuk:

ahol

A felszállásra érvényes földi gurulási távolságot a kifutópálya gradiense szerint is korrigáljuk:

ahol

B6   ÁLLANDÓ SEBESSÉGŰ EMELKEDÉS

Ezt a szegmenstípust a repülőgép kalibrált sebessége, fékszárny-beállítása, valamint a végponti magasság és bedőlési szög, illetve az ellenszél sebessége (alapértelmezés szerinti 8 kt) határozzák meg. Más szegmensekhez hasonlóan a kezdő paraméterek – beleértve a korrigált nettó tolóerőt – megegyeznek az előző szegmens végponti paramétereivel – a folytonosság nem szakadhat meg (kivéve a fékszárny szögét és a bedőlési szöget, amelyeknél e számításokban megengedett a lépésenkénti változtatás). A szegmens végpontján a nettó tolóerőt először a B-1–B-5 egyenletekkel számítjuk ki. Az átlagos geometriai emelkedési szöget g (lásd a B-1. ábrát ) a következő egyenlet fejezi ki:

ahol a felülvonások középponti szegmensértékeket jelölnek (= a kezdőponti és végponti értékek átlaga – ez általában a szegmens középpontjában vett érték), továbbá

Az emelkedési szög w ellenszélre korrigálható a következő egyenlettel:

ahol ? w az ellenszéllel korrigált, átlagos emelkedési szög.

A repülőgép pályavetület mentén megtett ? s távolságát, miközben ? w szögben emelkedik h 1 kezdeti magasságról h 2 végső magasságra, a következő egyenlet adja meg:

Alapszabály, hogy egy felszállási profil két különböző fázisában szerepel egyenletes sebességű emelkedés. Az elsőre szoktak kezdeti emelkedési szegmensként hivatkozni, és azonnal a felemelkedés után következik, ahol a biztonsági szabályok azt írják elő, hogy a repülőgép legalább a felszállási biztonsági sebességnek megfelelő minimális sebességgel repüljön. Ez egy szabályozott sebességérték, amelyet normál üzem közben a kifutópálya felett 35 ft magasságban kell elérni. Mindazonáltal általános gyakorlat a kezdeti emelkedési sebesség valamivel, legtöbbször 10–20 kt-val a felszállási biztonsági sebesség felett tartása, mivel ezáltal sokszor érhető el kedvezőbb kezdeti emelkedési gradiens. A második a fékszárny visszahúzása és a kezdeti gyorsulás után következik, és erre folyamatos emelkedésként szoktak hivatkozni.

A kezdeti emelkedés alatt a sebesség a felszállási fékszárnybeállítástól és a repülőgép bruttó tömegétől függ. A V CTO kalibrált kezdeti emelkedési segítséget elsőrendű közelítéssel számítjuk:

ahol C a fékszárnybeállításhoz (kt/?lbf) igazított együttható, amely az ANP adatbázisból szerezhető meg.

A gyorsulás után következő folyamatos emelkedésnél a kalibrált sebesség egy felhasználó által megadott érték.

B7   TELJESÍTMÉNYCSÖKKENTÉS (ÁTMENETI SZEGMENS)

A felszállás után egy adott ponton csökkenteni kell a teljesítményt a hajtómű élettartamának meghosszabbítása, és bizonyos területeken gyakorta a zaj csökkentése érdekében. A tolóerőt általában vagy egy konstans sebességű emelkedési szegmensen ( B6. rész), vagy egy gyorsulási szegmensen ( B8. rész) csökkentik. Mivel ez egy viszonylag gyors, általában 3-5 másodperces folyamat, a modellezése úgy történik, hogy „átmeneti szegmenssel” egészítik ki az elsődleges szegmenst. Ez általában 1 000 ft (305 m) földfelszíni távolságot fed le.

Tolóerő-csökkentés mértéke

Normál üzem során a hajtómű teljesítményt a beállított maximális emelkedési tolóerő-értékre csökkentik. A felszállási tolóerőtől eltérően az emelkedési tolóerő akármeddig fenntartható – a gyakorlatban addig szokták tartani, amíg a repülőgép eléri a kezdeti utazómagasságot. A maximális emelkedési tolóerő-szintet a B-1. egyenlettel lehet meghatározni a gyártó által megadott maximális tolóerő-együtthatók használatával. Mindazonáltal a zajcsökkentési előírások további tolóerő-csökkentést tehetnek szükségessé, amelyre néha fokozott csökkentésként szoktak hivatkozni. Biztonsági célból a maximális tolóerő-csökkentés olyan mértékre korlátozott ( 4 ) , amelyet a repülőgép teljesítménye és a hajtóművek száma határoz meg.

A minimális „csökkentett tolóerőt” szokták leállt hajtóműves „csökkentett tolóerőnek” is nevezni:

ahol

Egyenletes sebességű emelkedési szegmens teljesítménycsökkentéssel

Az emelkedési szegmens gradiense a B-12. egyenlettel számítható, ahol a tolóerőt vagy a B-1 fejezi ki maximális emelkedési együtthatók, vagy a B-16. csökkentett tolóerő mellett. Az emelkedési szegmenst ezután két alszegmensre bontjuk, amelyek emelkedési szöge megegyezik. Ezt mutatja be a B-2. ábra .

B-2. ábra

Egyenletes sebességű emelkedési szegmens teljesítménycsökkentéssel (illusztráció – nem méretarányos)

Az első alszegmenshez 1 000 ft (304 m) földön megtett távolságot rendelünk, és a hajtóművenkénti nettó tolóerőt a csökkentett teljesítményértékre állítjuk be az 1 000 ft táv végén. (Ha az eredeti vízszintes távolság 2 000 lábnál kisebb, a szegmens felén veszünk csökkentett tolóerőt.) A második alszegmensen a végső tolóerő szintén a csökkentett hajtómű teljesítménynek felel meg. Ezáltal a második alszegmensen konstans tolóerővel repül a gép.

B8   AZ EMELKEDÉS ÉS A FÉKSZÁRNY VISSZAHÚZÁS FELGYORSÍTÁSA

Ez általában a kezdeti emelkedés után következik. A többi repülési szegmenshez hasonlóan a kezdőponti h 1 magasság, V T 1 valós sebesség és ( F n /?) 1 tolóerő az előző szegmens végponti értékeinek felel meg. A végponti V C 2 kalibrált sebességet és ROC átlagos emelkedési sebességet a felhasználó adja meg (az ? bedőlési szög a fordulás sebességének és sugarának függvénye). Függetlenek lévén a h 2 végponti magasságot, V T 2 valós végponti sebességet, (F n /d ) 2 végponti tolóerőt és a szegmens ? s nyomvonalhosszát iterációval kell kiszámítani – a h 2 végponti magasságot először meg kell becsülni, majd addig kell újraszámítani a B-16. és B-17. egyenletek segítségével, amíg az egymást követő becslések eltérése nem csökken a megadott tűrés alá, amely lehet például egy láb. Kezdeti becslésként célszerű a h 2 = h 1 + 250 láb értékből kiindulni.

A szegmens nyomvonalhosszára (vízszintesen megtett távolság) a becslés:

ahol

A ? s fenti becslésével ezután újra lehet becsülni a h 2 ' végponti magasságot a következő képlettel:

Ha a

hiba a megadott tűrésen kívül esik, a B-17. és B-18. lépéseket kell ismételni a h 2 magasság, a V T 2 valós légsebesség és az ( F n /d) 2 korrigált nettó hajtóművenkénti tolóerő aktuális iteráció szerinti szegmens-végponti értékeinek használatával. Ha a hiba a tűrésen belül van, befejeződik az iterációs ciklus, és a gyorsítási szegmenst a végső szegmens-végponti értékek határozzák meg.

Megjegyzés: Ha az iteráció során (? max – G ? g ) < 0,02g, előfordulhat, hogy a gyorsulás túl alacsony a kívánt V C 2 ésszerű távon belül történő eléréséhez. Ilyenkor az emelkedési gradiens csökkenthető G = a max/ g – 0,02 értékre, amellyel valójában a kívánt emelkedési sebességet csökkenjük az elfogadható gyorsulás fenntartása érdekében. Ha G < 0,01, meg kell állapítani, hogy nem áll rendelkezésre elegendő tolóerő a megadott gyorsulás és emelkedési sebesség eléréséhez – ilyenkor be kell fejezni a számítást és felül kell vizsgálni az eljárási fázisokat ( 5 ) .

A gyorsulási szegmens hossza w ellenszélre korrigálható a következő egyenlettel:

Gyorsulási szegmens teljesítménycsökkentéssel

Tolóerő-csökkentést ugyanúgy lehet gyorsulási szegmensbe illeszteni, mint állandó sebességű szegmensbe: az első részt átmeneti szegmenssé kell alakítani. A csökkentett tolóerőszintet az állandó sebesség melletti tolóerő-csökkentésnél megadott módon kell számítani, kizárólag a B-1. egyenlet használatával. Megjegyzés: általában nem lehet gyorsulni és emelkedni a minimális hajtómű-leállási tolóerő beállítások megtartása mellett. A tolóerő átmenethez 1 000 ft (305 m) földön megtett távolságot rendelünk, és a hajtóművenkénti nettó tolóerőt a csökkentett teljesítményértékre állítjuk be az 1 000 ft táv végén. A szegmens végén a sebességet 1 000 ft szegmenshosszra alkalmazott iterációval határozzuk meg. (Ha az eredeti vízszintes távolság 2 000 lábnál kisebb, a szegmens felét használjuk a tolóerő megváltoztatásához.) A második alszegmensen a végső tolóerő szintén a csökkentett hajtómű teljesítménynek felel meg. Ezáltal a második alszegmensen konstans tolóerővel repül a gép.

B9   TOVÁBBI EMELKEDÉSI ÉS GYORSULÁSI SZEGMENSEK A FUTÓMŰ BEHÚZÁSA UTÁN

Amennyiben további gyorsulási szegmenseket illesztenek be az emelkedési pályába, a B-12 - B-19. egyenleteket kell ismét használni minden ilyen esetben a pályavetületen megtett távolság, az átlagos emelkedési szög és a magasságnövekedés kiszámításához. A fentiekhez hasonlóan a végső szegmens magasságát iterációval kell becsülni.

B10   SÜLLYEDÉS ÉS LASSULÁS

A megközelítő repülés általában a repülőgép süllyedését és lassulását igényli, amelynek során felkészül a végső megközelítési szegmensre, ahol a repülőgép megközelítési fékszárnybeállítással és kiengedett futóművel van konfigurálva. A repülés mechanikai jellemzői nem térnek el a felszállás esetétől – a fő különbség az, hogy a magasság és a sebesség profilja általában ismert, és az egyes szegmensekre a hajtómű tolóerőszintjét kell megbecsülni. Az erők egyensúlyára vonatkozó alapvető egyenlet a következő:

A B-20. egyenlet kétféle módon használható. Először is meg lehet határozni a repülőgép sebességét egy szegmens kezdő- és végpontján, valamint az ereszkedési szöget (vagy a szintbeli szegmenstávolságot) és egy kezdeti, illetve végső szegmensmagasságot. Ebben az esetben a lassulás a következő kifejezéssel számítható:

ahol ? s a föld felett megtett távolság, valamint V 1 és V 2 a kezdeti, illetve végső föld feletti sebesség, melyek a következőképpen számíthatók:

A B-20., B-21. és B-22. egyenletek megerősítik, hogy adott távolságon állandó süllyedési sebesség melletti lassítás során egy erősebb ellenszél nagyobb tolóerőt tesz szükségessé a lassulás fenntartásához, míg hátszél mellett ugyanez kisebb tolóerőt igényel.

A gyakorlatban a közelítés során végzett lassítást legtöbbször – ha nem mindig – alapjárati tolóerő mellett hajtják végre. Ezáltal a B-20. egyenlet második alkalmazásához a tolóerőt alapjáratra állítják be, az egyenletet pedig iterációval oldják meg (1) a lassulás és (2) a lassuló szegmens végén fennálló magasság meghatározásához – hasonlóan a felszállási gyorsuló szegmensekhez. Ebben az esetben a lassulási távolságot jelentősen módosítja az ellen-, illetve hátszél, és néha az ereszkedési szöget is módosítani kell a megfelelő eredmény érdekében.

A legtöbb repülőgépnél az alapjárati tolóerő nem nulla, és soknál a repülési sebesség függvénye. Ennek megfelelően a B-20. egyenletet kell megoldani a lassításhoz egy alapjárati tolóerőérték megadásával – az alapjárati tolóerő a következő egyenlettel számítható:

ahol ( E idle , F idle , G A,idle , G B,idle és H idle ) az alapjárati tolóerőhöz tartozó hajtómű együtthatók az ANP adatbázisból.

B11   LESZÁLLÁSI MEGKÖZELÍTÉS

A leszállási megközelítés V CA kalibrált sebessége és a bruttó leszállási tömeg között teremt kapcsolatot egy B-11-gyel egyező formájú egyenlet, azaz

ahol a D (kt/?lbf) együttható a leszállási fékszárnybeállításnak felel meg.

A hajtóművenkénti korrigált nettó tolóerő a közelítési siklópálya mentén végzett ereszkedés során a W leszállási tömegre és a kieresztett futómű mellett a fékszárnybeállításnak megfelelő R siklószámra vonatkozó B-12. egyenlet megoldásával számítható ki. A fékszárnybeállítást az aktuális műveletnél általában használtak szerint kell megadni. Leszállási megközelítés során a ? siklópálya ereszkedési szög állandónak feltételezhető. Sugárhajtású és több hajtóműves légcsavaros repülőgépeknél a ? tipikusan – 3°. Egy hajtóműves légcsavaros repülőgépeknél a ? tipikusan – 5°.

Az átlagos korrigált nettó tolóerő a B-12 egyenlet megfordításával fejezhető ki, ha K = 1,03 értékkel vesszük figyelembe a 8 csomós referencia ellenszélben merülő pályán történő repüléshez tartozó lassulást a B-24 egyenlettel kifejezett konstans kalibrált sebesség mellett, azaz

8 kt-től eltérő ellenszél esetében az átlagos korrigált nettó tolóerő a következő:

A megtett vízszintes távolság a következőképpen számítható:

(pozitív, mivel h 1 > h 2 és a ? negatív).

( 1 ) A légialkalmassággal foglalkozó hatóságok általában alacsonyabb tolóerő korlátot, gyakran a maximumnál 25 %-kal alacsonyabbat írnak elő.

( 2 ) Amelyre a tolóerőt a felszállási teljesítményen végrehajtott kezdeti emelkedés után csökkentik.

( 3 ) Annak érdekében, hogy a bedőlési szög pillanatnyi változásai ne okozzanak szakadást a profilban az egyenes vonalú és a forduló repülési szakaszok találkozásánál, alszegmenseket vezettünk be a zajszámítások során, amelyek a bedőlési szög lineáris átmenetét teszik lehetővé a fordulók első és utolsó 5°-a alatt. Ezekre a teljesítmény-számítások során nincs szükség – a bedőlési szöget mindig a B-8 egyenlet fejezi ki.

( 4 ) „Zajcsökkentési eljárások”, 8168. sz. ICAO dokumentum, „PANS-OPS” 1. kötet, V. rész, 3. fejezet, ICAO 2004.

( 5 ) Mindegyik esetben úgy kell beprogramozni a számítási modellt, hogy tájékoztassa a felhasználót a rendellenességről.

C. függelék

Pályavetület oldalirányú szórásának modellezése

Radarinformációk hiányában a földi útvonal oldalirányú szórását azzal a feltevéssel javasolt modellezni, hogy a nyomvonalak gerinc nyomvonalra merőleges szórása normál Gauss-eloszlást követ. A tapasztalatok azt mutatják, hogy ez a feltevés a legtöbb esetben ésszerű.

Gauss-eloszlás és S szórás feltételezése mellett – ezt mutatja be a C-1. ábra – az összes haladásnak körülbelül 98,8 százaléka esik ± 2,5 × S határon belül (azaz egy 5 × S szélességű sávba).

C-1. ábra

A pályavetület felosztása 7 alpályára.

A sáv szélessége az útirányvetület szórására megadott matematikai szórás 5-szöröse

Egy Gauss-eloszlás általában megfelelően modellezhető 7 külön alpályával, amelyek egyenletesen helyezkednek el a sáv ± 2,5 × S határai között – lásd a C-1. ábrát .

Mindazonáltal a közelítés pontossága a nyomvonalon elkülönített alpályák és ezek felett a repülőgép magasságának összefüggésétől függ. Elképzelhető olyan helyzet (nagyon sűrű, illetve elszórt nyomvonalak esetében), ahol célszerű több vagy kevesebb alpályát megadni. Ha túl kevés az alpálya, „ujjak” jelennek meg a kontúrban. A C-1. és C-2. táblázat azokat a paramétereket mutatja be, amelyekhez 5 és 13 közötti számú alpálya tartozik. A C-1. táblázat az adott alpályák helyzetét mutatja be, míg a C-2. táblázat az egyes alpályákon végzett haladások arányát.

C-1. táblázat

Az alpályák helyzete 5, 7, 9, 11 és 13 számú alpálya esetén.

A sáv teljes szélessége (melyben az összes repülőgép mozgás 98 %-a végbemegy) a szórás 5-szöröse

C-2. táblázat

Repülőgép mozgások aránya az egyes alpályákon 5, 7, 9, 11 és 13 alpálya esetén.

A sáv teljes szélessége (melyben az összes repülőgép mozgás 98 %-a végbemegy) a szórás 5-szöröse

D. függelék

NPD adatok újraszámítása referenciától eltérő feltételek esetén

A zajszintek a repülési pálya egyes szegmenseihez köthető részei a nemzetközi ANP adatbázisban tárolt NPD adatokból vezethetők le. Mindazonáltal nem szabad elfelejteni, hogy ezeket az adatokat az SAE AIR-1845 szabványban meghatározott, átlagos atmoszferikus csillapítási arányokra normalizálták. Az arányok azon értékeknek az átlagát képviselik, amelyeket a repülőgép zajbizonyítványának kiállításához elvégzett tesztek során határoztak meg Európában és az Egyesült Államokban. A légköri viszonyoknak (hőmérséklet és relatív páratartalom) a tesztek során tapasztalt rendkívüli ingadozását mutatja be a D-1. ábra .

D-1. ábra

A zajtanúsítási tesztek során rögzített meteorológiai feltételek

A D-1. ábrán feltüntetett és az ARP 866A ágazati szabvány atmoszferikus csillapítási modelljének használatával számított görbék azt jelzik, hogy a tesztkörülmények között a magas frekvenciás (8 kHz) hangelnyelés komoly ingadozására lehet számítani (jóllehet a teljes elnyelés ingadozása várhatóan nem éri el ezt a szintet).

Mivel a D-1. táblázatban megadott csillapítási arányok számtani közepek, nem lehet az összes elemet egy referencia atmoszférához (azaz adott hőmérsékleti és relatív páratartalom értékekhez) társítani. Ezekre kizárólag egy tisztán hipotetikus atmoszféra – az „AIR-1845 atmoszféra” – jellemzőiként szabad csak gondolni.

D-1. táblázat

Az ANP adatbázisból vett NPD adatok normalizálásához alkalmazott, átlagos atmoszferikus csillapítási arányok

A D-1. táblázatban megadott csillapítási együtthatók ésszerű hőmérsékleti és páratartalom határokon belül tekinthetők érvényesnek. Mindazonáltal annak ellenőrzéséhez, hogy szükség van-e korrekcióra, az ARP-866A modell segítségével kell kiszámítani az átlagos atmoszferikus csillapítási együtthatókat az átlagos repülőtéri T hőmérséklethez és RH relatív páratartalomhoz. Valahányszor ezek D-1. táblázatban szereplő értékekkel történő összevetéséből az derül ki, hogy szükség lehet korrekcióra, a következő módszertant célszerű alkalmazni.

Az ANP adatbázis az alábbi NPD adatokat nyújtja az egyes teljesítmény beállításokhoz:

minden adat az AIR-1845 atmoszférára normalizált.

Az NPD görbék felhasználó-specifikus T és RH feltételekhez történő korrekcióját három lépésben kell végrehajtani:

A ? L növekmény a felhasználó által meghatározott és a vonatkoztatási légköri NPD-k különbsége. Ezt hozzá kell adni az ANP adatbázis NPD adatértékeihez a korrigált NPD adatok levezetésekor.

Ha a ? L értéket az L max és az L E NPD-k korrigálására is alkalmazzuk, azzal ténylegesen azt feltételezzük, hogy az eltérő atmoszferikus feltételek csak a referencia spektrumra hatnak ki, de nem érintik a szint-idő előzmények alakját. Ez a tipikus terjedési tartományok és atmoszferikus feltételek esetén érvényesnek tekinthető.

E. függelék

Végesszakaszos korrekció

Ez a függelék a végesszakaszos korrekció és az ehhez kapcsolódó, 2.7.19. pontban leírt energiafrakció algoritmus levezetését mutatja be.

E1   GEOMETRIA

Az energiafrakció algoritmus „negyedik hatványú”, 90 fokos dipól hangforrás által keltett hangsugárzáson alapszik. Ez olyan iránykarakterisztikákkal rendelkezik, amelyek jól közelítik a sugárhajtású repülőgépek hangját, legalábbis abban a szögtartományban, amely a leginkább befolyásolja a zajeseményszinteket a repülőgép repülési pályájától lefelé, illetve oldalirányba.

E-1. ábra

A repülési pálya és a megfigyelő O helyzetének geometriai elrendezése

Az E-1. ábra a hangterjedés geometriai profilját szemlélteti a repülési útvonal és a megfigyelő O helyzete között. A P ponton elhelyezkedő repülőgép nyugodt, egyenletes légtömegen halad keresztül állandó sebességgel, egyenes és vízszintes repülési pályán. A megfigyelőhöz a P p közelítési ponton kerül a legközelebb. A paraméterek:

Megjegyezzük, hogy mivel a legközelebbi ponthoz viszonyított ? repült idő egészen addig negatív, amíg a repülőgép el nem éri a megfigyelő helyzetét (lásd az E-1. ábrát ), a legközelebbi pont q relatív távolsága ilyenkor pozitívvá válik. Miután a repülőgép elhagyja a megfigyelőt, a q negatívvá válik.

E2   AZ ENERGIAFRAKCIÓ BECSLÉSE

Az energiafrakció alapvetően a megfigyelő helyén egy repülési pálya P 1 P 2 szegmense ( P 1 a kezdőpont és P 2 a végpont) által keltett E zajexpozíció kifejezését teszi lehetővé úgy, hogy a teljes végtelen repült útról érkező E ? expozíciót megszorozza egy egyszerű faktorral – ez az energiafrakció tényező, azaz F :

Mivel a zajexpozíció kifejezhető a (súlyozott) hangnyomás négyzetes közepének idő szerinti integráljával, azaz

az E számításához a nyomás négyzetes középértékét kell kifejezni ismert geometriai és működési paraméterek függvényeként. Egy 90°-os dipól forrás esetén

ahol p 2 és p p 2 a repülőgép által keltett, megfigyelt négyzetes középértékű hangnyomás, miközben a gép áthalad a P és a P p ponton.

Kísérletek szerint ez a viszonylag egyszerű összefüggés megfelelően szimulálja egy sugárhajtású repülőgép zaját, jóllehet a ténylegesen lejátszódó mechanizmus rendkívül összetett. Az E-3 egyenletben a d p 2 /d 2 kifejezés csak egy pontforráshoz tartozó gömbszimmetrikus terjedési mechanizmust, végtelen hangsebességet és egyenletes, nem-elnyelő atmoszférát ír le. Minden más fizikai hatást – a forrás irányítottságát, a véges hangsebességet, a légköri elnyelést, a Doppler-eltolódást, stb. – a sin 2 ? kifejezés tartalmaz közvetetten. E tényező miatt a nyomás négyzetes középértéke fordított arányban csökken a d 4 értékkel – innen adódik a „negyedik hatványú” forrás kifejezés.

A következő behelyettesítések révén:

a nyomás négyzetes középértéke kifejezhető az idő függvényeként (ismételten figyelmen kívül hagyva a hang terjedési idejét):

Ezt az (E-2) egyenletbe ágyazva, majd a

behelyettesítést elvégezve a zajexpozíció a megfigyelő helyén a [ ? 1 , ? 2 ] időintervallumban végzett repülés kapcsán a következőképpen fejezhető ki:

A határozott integrál zárt alakban kifejezhető:

A [–?,+?] időintervallumon (azaz a teljes végtelen repülési pályán) történő integrálás a következő kifejezést eredményezi a teljes E ? expozícióra:

és ezáltal az energiafrakció az E-1. egyenlet szerint

E3   A MAXIMÁLIS ÉS IDŐ SZERINT INTEGRÁLT TÁVOLSÁGFÜGGVÉNYEK KONZISZTENSSÉGE – SKÁLÁZOTT TÁVOLSÁG

Az egyszerű dipólus jellegű modell energiafrakció meghatározására történő alkalmazásának az a következménye, hogy egy sajátos, elméleti ? L eltérést feltételez az L max és L E zajszintek között. Ha a zaj-izovonal számítására szolgáló modell a saját rendszerén belül konzisztens, akkor ez szükségképpen egyenlő az NPD görbékből meghatározott értékek eltérésével. Problémát jelent, hogy az NPD adatok valós repülőgép zajmérésekből származnak – így nem feltétlenül egyeznek az egyszerűsített elmélettel. Ezért az elméletet ki kell egészíteni rugalmasságot biztosító elemekkel. Elvileg azonban az ? 1 és ? 2 változókat a geometriai elrendezés és a repülőgép sebessége határozza meg – így nem maradnak további szabadsági fokok. Erre kínál megoldást egy skálázott távolság – d ? bevezetése a következők szerint.

Az L E,? expozíciószint, amely az ANP adatbázisban a d p függvényeként lett táblázatba foglalva V ref vonatkoztatási sebességre, a következőképpen fejezhető ki:

ahol p 0 standard vonatkoztatási nyomás és t ref egy vonatkoztatási idő (= 1 s a SEL esetében). A valós V sebesség mellett írható:

Hasonlóképpen az L max legnagyobb eseményszint a következőképpen írható fel:

A dipól forrás esetében az E-8, E-11 és E-12 egyenletek segítségével – kiemelve, hogy (az E-2 és E-8 egyenletek alapján) –

, a ? L eltérés így írható fel:

Ez csak akkor tehető egyenlővé az NPD adatokból meghatározott ? L értékkel, ha az energiafrakció számításához használt d p ferde távolságot egy skálázott távolsággal – d ? helyettesítjük, amely így határozható meg:

vagy