隨著直升機飛行活動的增加,直升機噪聲成為民眾抵制直升機飛行活動的重要原因。如何對直升機噪聲進行有效的控制與管理,需要政府部門、行業協會與運營商共同努力。
雖然對於直升機使用者來說,聽到直升機旋翼旋轉的聲音,表明直升機正處於安全的飛行狀態,可能它正在拯救生命,或是在商業運營之中,但對於普通民眾而言,這種聲音只是一種非常不受歡迎的噪聲。
直升機有規律的敲擊或搏動噪聲令人反感,渦軸直升機的噪聲則主要來自於旋翼和尾槳系統。
直升機噪聲及其特徵
由直升機旋翼的空氣動力槳葉拍擊空氣產生的噪聲是很難消除的。槳葉拍擊空氣噪聲(BVI),主要發生於直升機下降期間,旋翼槳葉與葉尖渦流的互相作用,產生了一個複雜的非定常的壓力場,並以高脈衝的噪聲在旋翼下向下傳播。而高速脈衝噪聲(HSI)是由旋翼前行槳葉上的跨聲速氣流的激波產生,首先從槳葉的葉尖附近開始,並向直升機的前方傳播。直升機尾槳噪聲相對於旋翼的噪聲頻率更高,而且又恰好處於人耳聽覺中最敏感頻譜段,所以更是令人討厭。
在直升機噪聲的特徵中,響度是一個很重要的因素。用直升機產生噪聲的有效感知水平來測量,即有效感知噪聲分貝(EPNdB)。這種測量和標識方法可突出人耳所能聽到的正常噪聲,而忽略了人耳不可感知的噪聲。例如,按FAR36部附錄H的測試方法,貝爾412HP直升機在低空飛行時的可感噪聲達到93.4dB,這與波音777-200客機起飛時的噪聲相當。
而美國規劃協會(APS)認為,在考慮噪聲強度的同時必須考慮頻率。直升機噪聲頻譜分析表明,直升機大部分是低頻噪聲,它比高頻噪聲更易被人耳所接受,而且更容易產生語音幹擾,而語音幹擾是對噪聲進行主動管理的參考因素之一。
凱斯·海伍德是英國皇家航空學會的科研主管,他受倫敦當局委託,為直升機噪聲問題提供專家意見。海伍德表示,在確定公眾對直升機活動的接受程度時,一些噪聲的非聲學特徵,如噪聲的頻率和實際飛行運營的目的,將比實際的噪聲更加重要。直升機在靠近居民區的活動比靠近商業區或工業園區的活動會引起更多的噪聲問題。海伍德還認為,現在的環境噪聲水平會影響到人的感覺,更安靜的環境會凸顯人們對直升機的空中噪聲的反應,特別是從空中傳來的噪聲。這對於規劃直升機機場和直升機到達和起飛的飛行路線是很重要的。
直升機的夜間飛行是城市環境要面臨的另一特定問題。在夜間,地面交通遠不如白天那麼繁忙,沒有了白天道路交通噪聲的「掩護」,直升機的噪聲會更加明顯,也更加令人討厭。另外,環境溫度的下降也使噪聲更多地傳到地面,而且環境溫度的下降在深夜和清晨前的幾個小時最明顯,所以這段時間直升機噪聲對人影響也最嚴重。
雖然限制直升機在夜間的飛行可以顯著降低對噪聲的投訴,但一般公眾很難區分正在飛行的直升機是商用直升機、警用直升機、醫療救護直升機還是軍用直升機,特別是在夜間,因此商用直升機的運營商也經常抱怨公眾所投訴的直升機噪聲並不是他們造成的。
如何降低直升機噪聲的影響
美國聯邦航空局(FAA)於2013年5月建議提高直升機的飛行高度,並改變直升機在經過城鎮附近時的飛行路線,以減輕噪聲影響。另外,FAA正在和當地政府一起試驗一些由公眾建議的,在太平洋海岸高速公路和克倫肖(Crenshaw)公路上空的飛行路線,以使直升機噪聲「淹沒」在路面交通的噪聲當中。芝加哥直升機快車公司也提出了類似的策略,沿著高速公路和鐵路,設計直升機旅遊觀光路線,同時將直升機的飛行高度設在600m以上,以進一步降低噪聲的影響。
FAA於2004年發布了一個「非軍用直升機的城市噪聲研究」報告,引用了大量研究,結論是可以用提高飛行高度的方式降低噪聲對地面的影響。這是一個由飛行員管理的政策,並借用倫敦直升機機場的經驗,政策要求直升機的飛行高度要在300m以上,並要在河道上飛行。
根據美國直升機協會(HAI)「友好飛行指南」公布的數據,當直升機飛行高度或直線距離增加一倍時,噪聲會減少6~7dB.為了滿足直升機在飛越噪聲敏感區域時的實際噪聲不高於65dB的標準,要求輕型/小型直升機的飛行高度應該不低於300m,而中型直升機則不低於600m。在一個安靜的臥室中噪聲應在40dB以下,在嘈雜的辦公室中的噪聲應在約60dB,如果噪聲高於65dB則會對語言交流產生較大影響。
儘管提高直升機的飛行高度可以明顯地降低地面噪聲,但這也帶來了飛行安全的問題。例如,在洛杉磯盆地地區共有138個直升機場,如果要求在那裡飛行的直升機都提高飛行高度,就不免會在已經很繁忙的空域與固定翼飛機的航線產生衝突。
公眾對直升機噪聲的態度
公眾對於不同用途的直升機噪聲的反應也是不同的。根據FAA對城市中非軍事直升機噪聲的研究,對那些提供公眾服務(如執法、醫療和消防)的直升機的噪聲,比那些載著遊客或企業高管的直升機的噪聲更易得到公眾的諒解。前者被認為是在搶時間而且是為了公共服務而產生的可以被原諒的噪聲;相比之下,對於那些載著華爾街精英在海灘上遊玩,或載著電視臺記者拍攝新聞視頻的直升機所產生的噪聲,當地居民難以接受。
特別是當媒體對於交通事故、火災和警察追捕事件採用直升機進行電子新聞採集(ENG)已經成為標準模式時,新聞直升機確實也成為噪聲來源的一部分。
對於這個情況,FAA在2013年的洛杉磯地區直升機使用報告中建議,新聞直升機應該主動採取一些減少噪聲影響的措施,包括限制直升機懸停時間、增加懸停直升機距地面的距離、提高飛行高度,合併視頻覆蓋範圍等。直升機專業飛行員協會(PHPA)則敦促加州南部的廣播和電視新聞協會考慮集中報導資源,減少直升機出動的架次。採用了這些措施後,已經減少公眾對直升機噪聲的抱怨。另外,使用性能更好的攝影/攝像設備,使其在較遠距離上也可以獲得良好的圖像,從而使新聞直升機不必擁擠到新聞現場的附近。
還有其他潛在的噪聲緩解策略。直升機旋翼在進行機動飛行時會增加脈衝噪聲,因此飛行員應該避免直升機進行突然機動,也要避免直升機的快速上升或下降,尤其在使用頻率較高的地區,如直升機機場。在HAI的「友好飛行指南」報告中,較為詳盡的討論了直升機機動飛行所引起的附加噪聲問題。
直升機在地面主幹道上空飛行,可以避免影響到居民區,而且這種做法還能為飛行員提供導航信息。畢竟在人口密集的城市環境中,主要的交通道路對於按目視飛行規則(VFR)飛行的飛行員來說是更容易辨認地面特徵。而在洛杉磯盆地內,允許直升機在較低高度沿高速公路飛行,這些航線密布於加州南部複雜的空域中。
當然這種方法也有限制。例如好萊塢露天劇場離好萊塢的高速公路只有260m,而且每年要在這裡舉辦數以百計的音樂活動。因此洛杉磯的FAA分部經研究後最終建議,在表演季劃定一個禁飛區。顯然,在制訂直升機避免噪聲敏感區的最佳飛行航線規劃時,須對每個特定區域,包括空中交通管理指定的航線,進行全面評估。