Установление санитарно-защитной зоны аэропорта по неблагоприятному фактору «авиационный шум»

Измерения максимального уровня звука характеризуют акустическое состояние территории при пролете конкретного типа ВС, а измерения эквивалентных уровней звука характеризуют акустическое состояние территории за все время измерений пролетов ВС различного типа.

По результатам проведенных измерений при установлении СЗЗ аэропорта Внуково можно констатировать, что практически во всех точках измерений авиационного шума, зафиксировано превышение допустимого по СН 2.2.4/2.1.8.562-96 [9] максимального уровня звука (LAmax = 70 дБА) в дневное время на 2-15 дБА, тогда как в ряде случаев измеренные уровни удовлетворяют требованиям ГОСТ 22283-88 [5] и не превышают нормируемый по нему уровень в дневное время суток (LAmax = 85 дБА). Такое разночтение в оценке вызвано одновременным действием и учетом двух действующих нормативных документов.

Разброс численных значений превышения допустимых уровней по селитебной территории объясняется также неточностью прохождения экипажами установленных маршрутов выхода из зоны аэродрома и во время прохождения третьего и четвертого разворотов при заходе на посадку. В результате наблюдений выявлено, что отклонение отдельных ВС составляет более 2000 метров от установленной трассы полета, даже при благоприятных погодных условиях и низкой интенсивности полетов. Что касается измерений LAжв, то их результаты более стабильны и в меньшей степени зависят от отклонения ВС.

Проведение качественных измерений при построении шумовых карт аэродромов Внуково и Остафьево позволило установить, во-первых, точные границы СЗЗ и провести целенаправленные исследования для выявления погрешности известных расчетных методов.

Оценка погрешности в установлении границ СЗЗ. После проведения необходимых расчетных исследований и нанесения расчетных контуров на карту местности возникает необходимость подтверждения границ СЗЗ с помощью натурных измерений. При этом наибольшее значение имеет самый главный вопрос о точности расчетных построений.

Сегодня известно достаточное количество расчетных методов определения уровней звука в точке на местности и графических методов построения контуров равного уровня звука. По результатам выполненных многолетних исследований установлено, что точность расчетных методов, относительно контрольных измерений по границам расчетного контура, для каждого случая будет различна:

• при расчете контура максимального уровня звука единичного пролета конкретного типа ВС по результатам сертификационных испытаний данного типа ВС, погрешность составит не менее 5%;
• при расчете или графическом построении контура максимального уровня звука единичного пролета конкретного типа ВС по данным приведенных характеристик типа ВС, погрешность составит не менее 15%;
• при графическом построении осредненного контура максимального уровня звука группы ВС, объединенной по заданным критериям, погрешность составит не менее 15-20%;
• при расчете и построении контура эквивалентного уровня звука группы ВС одного или нескольких типов за установленный временной период, погрешность составит не менее 15-40% в зависимости от заданного временного периода и расчетного критерия эквивалентного уровня звука (65, 55, 45 дБА).

Погрешность расчетных методов зависит от множества факторов. В том числе немаловажное значение для проведения расчетов и последующего построения контуров имеют:

• заданные расчетные маршруты и условия эксплуатации ВС в районе аэродрома;
• заданные расчетные допущения;
• применяемая методика расчета;
• наличие достаточной базы исходных данных;

- масштаб вывода и  переноса исходных данных и  результатов расчетов на подоснову (карту) исследуемой территории.

Под условиями эксплуатации следует понимать не только интенсивность эксплуатации в дневное и ночное время суток, но и то, как экипажи ВС выполняют установленные ИПП маршруты входа/выхода в/из зоны аэродрома, так как именно этот фактор чаще всего является основной причиной расширения зоны зашумления в районе аэродромов. Под заданными расчетными маршрутами следует понимать основные маршруты входа-выхода в/из зоны аэродрома без учета пролетных ВС, установленных маршрутов ухода на второй круг, выполнения тренировочных полетов и т.д.

К сожалению, в настоящее время в России и за рубежом имеются только приближенные методики расчета и построения контуров равного эквивалентного уровня звука при летной и наземной эксплуатации ВС, с погрешностью расчета в конкретной точке до 15^40% по сравнению с результатами прямых измерений. Об этом свидетельствуют результаты исследований, выполненных для установления погрешности расчетных методов в сравнении с прямыми измерениями, в апреле-мае 2006 г. в районе аэродрома Внуково.

Для целей этих исследований был выполнен предварительный расчет контуров равного эквивалентного уровня звука по следующим методикам:

1. ГОСТ 22283-88 «Шум авиационный. Допустимые уровни шума на территории жилой застройки и методы его измерения [5];
2. «Рекомендации по установлению зон ограничения жилой застройки в окрестностях аэропортов гражданской авиации из условий шума» [6];
3. «Методика расчета шума самолетов на местности на основе экстраполяции результатов акустических испытаний силовой установки самолета в статических условиях на полетные условия», ЦАГИ, В. Самохин [20];

4. Методика INM 6.2 «The Integrated Noise Model» [21].

По результатам измерений и расчетов на подоснове были построены линии равного эквивалентного уровня звука ЬЛэкв = 55 и 65 дБА: за двухчасовой, четырехчасовой и

шестнадцатичасовой (дневной уровень) период измерений. В качестве исходных данных для расчетов по различным методикам использовались данные фактических полетов и измерений конкретных типов ВС за определенный промежуток времени. Результаты проведенной работы были доложены автором на семинаре ЦАГИ «Авиационная акустика» [22].

Сравнение расчетных и измеренных характеристик по линиям равного эквивалентного уровня звука с расчетом погрешности расчетных исследований по линейному отклонению от условной оси траектории взлета ВС показало, что наиболее худшая сходимость, а соответственно и большая погрешность результатов расчета с проведенными измерениями наблюдается с уменьшением времени измерения, что косвенно отражается на меньшем количестве расчетных ВС, а также для вариантов расчета по методу 1 и 4, по сравнению с методом 3.

Отличие расчетных методов 3 и 4, разработанных с учетом «Рекомендаций по установлению зон ограничения жилой застройки в окрестностях аэропортов гражданской авиации из условий шума», заключается в том, что первый не учитывает истинные акустические характеристики самолетов импортного производства, а второй, в свою очередь - истинные акустические характеристики самолетов отечественного производства, которые сегодня составляют основной парк ВС наших авиакомпаний.

Для возможностей расчетов вклада отсутствующих в базе данных ВС обе методики предполагают использование самолета-аналога из своей базы данных, что для отдельных задач, например, изменения акустической ситуации при замене парка самолетов или возможностей применения шумовых лимитов в конкретном аэропорту, может иметь место.

В данной постановке использование расчетных методов затруднительно и не может быть принято для случая разработки зон регулируемой жилой застройки, когда точность установления линии равного эквивалентного уровня звука границ зон непригодной к застройке или запрещения застройки должна быть не менее ± 50 м, что составляет не менее 2% от ширины контура для ЬАжв = 55 дБА. Такая погрешность может быть обеспечена при измерениях приборами первого класса точности, МЭК 61672-1 [23], класс1.

Этого результата можно достичь только проведением качественных измерений, а расчетный контур (линию равного уровня звука) использовать для ориентира месторасположения точек измерения. После проведения измерений составляется шумовая карта района (микрорайона) с последующим, ежегодным уточнением зоны зашумления посредством прямых измерений. Именно так ЕС рекомендуется выполнять оценку зашумления территорий и составление шумовых карт городов [16].

Реализация рекомендаций ЕС по составлению шумовых карт впервые в нашей стране была осуществлена в 2006 году при построении шумовых зон аэродрома Остафьево в рамках разработки проекта СЗЗ [24]. Исследования характеристик авиационного шума, создаваемого на местности специально организованными для поставленных целей полетами ВС на действующем аэродроме, были проведены в России впервые. По разработанной «Программе и методике проведения измерений авиационного шума на местности при выполнении полетов на аэродроме Остафьево» [25] были смоделированы варианты планируемой интенсивности самолетовылетов на перспективный период 2020 г.

Расчет контуров равного уровня звука производился по наиболее приближенной к участвующим в летном эксперименте воздушным судам «Методике расчета шума самолетов на местности на основе экстраполяции результатов акустических испытаний силовой установки самолета в статических условиях на полетные условия» [20].

Результаты расчетных построений контуров равного уровня звука,

скорректированные по выполненным многоточечным натурным измерениям авиационного шума, в которых принимали участие представители Роспотребнадзора г. Москвы и Московской области, показали современное и перспективное состояние акустической обстановки на территории вблизи аэродрома совместного базирования Остафьево. Натурные многочасовые летные исследования убедительно доказали изменение размеров площади зашумления территории за счет применения малошумных методов пилотирования при взлете воздушных судов и при нарушении установленных маршрутов выхода из зоны аэродрома.

Проведенное сравнение результатов расчетных и экспериментальных исследований (см. рис. 5.1 - 5.2) выявило разницу в площадях, ограниченных линиями равного уровня звука: в 1,7 раза при построении расчетной и измеренной линий равного эквивалентного уровня звука ЬАэкв = 65 дБА и в 4,7 раза при построении аналогичных линий ЬАэкв = 55 дБА.

По результатам выполненных исследований разработаны рекомендации по улучшению акустической ситуации на территории вблизи аэродрома, установлены границы зон регулируемой жилой застройки территории по установленным маршрутам полетов воздушных судов, дана оценка влияния удлинения ВПП аэродрома Остафьево на изменение размеров зон регулируемой жилой застройки для планируемой интенсивности самолетовылетов на прогнозируемый период.

Заключение.

Рассмотренная проблема установления границ СЗЗ аэродромов (аэропортов) по неблагоприятному внешнему фактору «Авиационный шум» является одной из ключевых задач порядка землепользования в районах аэродромов, которая в будущем может служить серьезным предлогом к частичному запрещению ночной эксплуатации и эксплуатации самолетов шумных типов, как в ночное, так и в вечернее время суток.

Для решения задач зонирования предлагается использовать суточный критерий шума, в виде Ldn, который рекомендуется ИКАО [15] или в виде Lden, который рекомендуется директивой ЕС [16]. В этом случае, расчетный вариант оценки шумовой обстановки выполняется для одного периода - для суток, но с разделением на несколько интервалов - день, ночь или день, вечер, ночь (то есть, в случае аэропорта, интенсивность полетов должна быть разделена на два или три указанных интервала), что позволит в дальнейшем решить проблему шумового баланса территории через введение квотирования шумовой нагрузки по различным временам суток.

Регламентацию ограничения застройки в районе аэропорта предлагается выполнять по четырем зонам (см. таблицу 4). Границы территории зоны непригодной к застройке считать границами санитарно-защитной зоны аэродрома (аэропорта).

Для целей выполнения противошумных мероприятий в зоне регулируемой застройки необходимо использовать допустимые значения максимальных - LAmax и эквивалентных - ЬАэКв уровней звука.

Для аэродромов с низкой интенсивностью полетов (менее 40) регламентация ограничения застройки в районе аэропорта и обоснование размеров санитарно-защитной зоны аэропорта (СЗЗ) по неблагоприятному внешнему воздействию авиационного шума построение контуров равного уровня звука выполняется по критериям ЬАэКв или LAmax, приведенных в таблице 4.

Таблица 4

Регламентация ограничения застройки в районе аэропорта

Признать единым рекомендуемый порядок установления границ зон регулируемой застройки в районе аэродрома, который предполагает в общем виде следующую последовательность:

• на основании исходной информации (типы эксплуатируемых ВС, настоящая и прогнозируемая интенсивности полетов в летнее время года) на масштабной подоснове вдоль установленных маршрутов движения ВС по единой методике выполняется расчет и построение контуров равного уровня звука при летной и наземной эксплуатации ВС;
• по обобщенному контуру устанавливается и согласовывается граница СЗЗ и, если требуется, границы других зон регулируемой застройки;
• подтверждения границ СЗЗ с помощью натурных измерений выполняется в согласованных с территориальными органами Роспотребнадзора точках (местах).