Кіріспе

Ұшақтардың шулы ластануы – ұшақтардың ұшу кезінде тудыратын шу, ол ұйқы бұзылыстарынан бастап жүрек-қан тамырлары ауруларына дейін әртүрлі теріс стресс-индуцирленген денсаулық әсерлерімен байланысты. Үкіметтер ұшақтарды жобалаушыларға, өндірушілерге және операторларға қатысты кең ауқымды бақылау шараларын енгізді, осының нәтижесінде процедуралар жақсартылып, ластану деңгейі төмендетілді. Дыбыс тудыру үш санатқа бөлінеді:

Механикалық шу – қозғалтқыш бөліктерінің айналуы, әсіресе желдеткіш қанаттары дыбыс жылдамдығынан асып кеткенде ең анық байқалады. Аэродинамикалық шу – ұшақ беттерінің үстінен ауа ағынынан туындайды, әсіресе төмен биіктікте және жоғары жылдамдықпен ұшқанда. Ұшақ жүйелерінен туындайтын шу – кабина, кабиналық қысым, кондициялау жүйелері және қосымша қуат агрегаттары.

Қозғалтқыштар және басқа механикалық шу

Пропеллерлі ұшақтардың шуының көп бөлігі пропеллерлерден де, аэродинамикадан да теңдей келеді. Вертолет шуы – негізгі және құйрық роторларынан туындайтын аэродинамикалық шу, сондай-ақ негізгі беріліс қорабы мен түрлі беріліс тізбектерінен туындайтын механикалық шу. Механикалық көздер қозғалатын бөлшектердің айналу жылдамдығы мен қозғалысына байланысты тар жолақты, жоғары қарқындылықты шыңдар тудырады. Компьютерлік модельдеу тұрғысынан, қозғалатын ұшақтың шуын желілік көз ретінде қарастыруға болады. Ұшақтардың газ турбиналық қозғалтқыштары (реактивтік қозғалтқыштар) ұшу мен көтерілу кезінде ұшақтың шуының көп бөлігіне жауапты, мысалы, желдеткіш қанаттарының ұштары дыбыс жылдамдығынан асып кеткенде пайда болатын «үрлеу» шуы. Алайда, шуды азайту технологияларының дамуымен ұшақ фюзеляжі көбінесе қону кезінде шулы болады. Естілетін қозғалтқыш шуының көп бөлігі реактивтік шудан туындайды, бірақ жоғары өткізгіштігі бар турбовентиляторларда желдеткіш шуы да маңызды. Қозғалтқыштың артқы жағынан шығатын жоғары жылдамдықты ағын (жеткілікті қалың болмаса) өзінің қабаттарының тұрақсыздығына ие және сақина тәрізді айналмалы ағындарға айналады. Бұл кейіннен турбуленттікке өтеді. Қозғалтқыш шуына байланысты дыбыс деңгейі (SPL) реактивтік жылдамдыққа пропорционалды (жоғары дәрежеде). Сондықтан, тіпті шығарылатын ағын жылдамдығының шамалы ғана төмендеуі реактивтік шуды айтарлықтай азайтады. Қозғалтқыштар – ұшақ шуының негізгі көзі.

Аэродинамикалық шу

Аэродинамикалық шу, ұшақтың фюзеляжы мен басқару беттерінің маңындағы ауа ағынынан туындайды. Бұл шу түрі ұшақтың жылдамдығы артуымен қатар, ауа тығыздығының жоғары болуына байланысты төмен биіктікте де күшейеді. Реактивтік ұшақтар аэродинамикалық шудың күшті көзін құрайды. Төмен ұшатын, жоғары жылдамдықты әскери ұшақтар ерекше күшті аэродинамикалық шу шығарады. Ұшақтың мұрының, жел терезесінің немесе кабинасының пішіні дыбысқа әсер етеді. Винтті ұшақтың шуының көп бөлігі, пернелер маңындағы ауа ағынынан пайда болады. Вертолеттің бас және құйрық роторлары да аэродинамикалық шу тудырады. Бұл типтегі аэродинамикалық шу көбінесе ротор айналу жылдамдығымен анықталатын төмен жиілікті болады. Әдетте, шу ұшақтағы заттың үстінен ауа ағыны өткенде пайда болады, мысалы, қанаттың немесе қону шассиінің үстінен. Әуе кемесінің шуының екі негізгі түрі бар:

Түйіндеулі дене шуы – түйіндеулі дененің екі жағынан кезекпен ағынның айырылуы, ағынның өзегінде төмен қысымды аймақтарды жасайды, олар қысым толқындары (немесе дыбыс) түрінде көрінеді. Түйіндеулі дененің айналасындағы ағын өте тұрақсыз, ал ағын "оралып", сақина тәрізді ағындарға айналады, олар кейіннен турбуленцияға ұшырайды. Шеттік шу – турбуленттік ағын объектінің шетінен немесе құрылымдағы саңылаулардан (көтеру құрылғыларының саңылаулары) өткенде, қысымдағы байланысты ауытқулар объектінің шетінен (радиальды төмен қарай) дыбыс тарағанда естіледі. Жоғары дыбыс деңгейі денсаулыққа зиян келтіруі мүмкін. Жұмыс орнындағы немесе басқа да шулы ортадағы жоғары шу есту қабілетінің нашарлауына, гипертонияға, ишемиялық жүрек ауруына, ызаға, ұйқының бұзылуына және оқу үлгерімінің төмендеуіне әкелуі мүмкін. Есту қабілетінің төмендеуі жасқа байланысты табиғи түрде пайда болса да, көптеген дамыған елдерде шудың әсері өмір бойы есту қабілетін нашарлатады. Жоғары шу деңгейі стресс тудыруы, жұмыс орнындағы жазатайым оқиғалардың көбеюіне және агрессия мен басқа да қоғамға қарсы мінез-құлықты ынталандыруы мүмкін. Әуежай шуы жоғары қан қысымымен байланысты. Ұшақ шуы жүрек ұстамасының қаупін арттырады.

Германияның экологиялық зерттеуі

2000 жылдардың соңында Бернхард Грейзер Германияның Орталық қоршаған ортаны қорғау агенттігі үшін әуе кемелерінің шуының денсаулыққа тигізетін әсерін зерттеу мақсатында кең ауқымды статистикалық талдау жүргізді. Кельн әуежайының маңында тұратын бір миллионнан астам адамның денсаулық деректері, әуе кемелерінің шуымен байланысты денсаулыққа тигізетін әсерді анықтау үшін талданды. Алынған нәтижелер тұрғын аудандардағы басқа шу көздерінің және әлеуметтік-экономикалық факторлардың ықпалына қарай түзетулерден өтті, бұл деректердің бұрмалану мүмкіндігін азайтуға бағытталған шара еді. Германияда жүргізілген зерттеу нәтижесінде, әуе кемелерінің шуы денсаулыққа айқын және маңызды зиян келтіретіні анықталды. Зардап шеккен аймақтардағы жергілікті тұрғындар шуды оқшаулау сияқты шараларға қол жеткізуге құқылы.

Кабинадағы шу

Ұшақ шуы ұшақ ішіндегі адамдарға да әсер етеді: экипаж бен жолаушылар. Ұшқыштар мен борт қызметкерлерінің кәсіби денсаулығын сақтау және қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін кабинадағы шуды зерттеу мүмкіндігі бар. 1998 жылы 64 коммерциялық ұшқыш арасында есту қабілетінің нашарлауы және құлақтағы шу туралы сауалнама жүргізілді. 1999 жылы NIOSH бірнеше шу деңгейін зерттеулер мен денсаулыққа қауіпті факторларды бағалау жүргізді, нәтижесінде 8 сағаттық орташа уақыт ішінде 85 А децибелден аспайтын ұсынылған шу деңгейінен асып түсетін деңгейлер анықталды. 2006 жылы Airbus A321 ұшағының круиз кезіндегі ішкі шу деңгейі шамамен 78 дБ(A) құрады, ал ұшақ қозғалтқыштарының минималды тартымдылығы кезіндегі такси кезінде кабинадағы шу деңгейі 65 дБ(A) деп тіркелді. 2008 жылы шведтік әуе компанияларының кабина экипаждарының зерттеуінде орташа дыбыс деңгейі 78 және 84 дБ(A) аралығында болды, максималды А салмақталған көрсеткіші 114 дБ-ға жетті, бірақ есту шегінің елеулі өзгерісі байқалған жоқ. 2018 жылы алты ұшақ тобынан құралған 200 рейсте өлшенген дыбыс деңгейлерін зерттеуде орташа шу деңгейі 83,5 дБ(A) болды, ал кейбір рейстерде 110 дБ(A) деңгейіне жетті, бірақ NIOSH ұсынған 8 сағаттық TWA 85 дБ(A) деңгейінен тек 4,5% ғана асып кетті.

Танымдық әсерлері

65 дБ(A) деңгейіндегі ұшақ шуы адамдардың есте сақтау қабілетіне және естіген ақпаратты еске түсіруіне теріс әсер ететіні дәлелденген. Бір зерттеуде ұшақ шуының когнитивтік қабілетке алкогольдің әсерімен салыстырылғанда, 65 дБ(A) деңгейіндегі ұшақ шуының имитациясы 0,10 қандағы алкоголь концентрациясы (BAC) деңгейіндегідей естіген ақпаратты еске түсіру қабілетіне ұқсас әсер ететіні анықталды. 0,10 BAC Австралия сияқты көптеген дамыған елдерде автокөлікті жүргізуге рұқсат етілген заңды лимиттен екі есе жоғары.

Жеңілдіктер бағдарламалары

АҚШ-та авиациялық шу 1960 жылдардың соңында қоғамдық мәселеге айналғаннан бері, үкіметтер заңнамалық реттеулер енгізді. Ұшақтарды жобалаушылар, өндірушілер және операторлар үні аз ұшақтар мен тиімдірек пайдалану процедураларын жасады. Мысалы, қазіргі заманғы жоғары өткізу қабілеті бар турбовентиляторлық қозғалтқыштар 1960 жылдардағы турбоұшқыштар мен төмен өткізу қабілеті бар турбовентиляторларға қарағанда едәуір төмен шу шығарады. FAA ұшақтарды сертификаттау арқылы "3-ші кезең" деп аталған шу деңгейін төмендетуге қол жеткізді, кейіннен бұл "4-ші кезең" шу сертификатына жаңартылды, нәтижесінде ұшақтар тынысырақ болды. Бұл, көлік қозғалысының өсуіне және танымалдылығының артуына қарамастан, шуға ұшырау деңгейінің төмендеуіне әкелді. 1980 жылдары АҚШ Конгресі FAA-ға әуежайларға жақын үйлерді шудан қорғау бағдарламаларын жасауға рұқсат берді. Бұл бағдарлама сыртқы шуды жоймаса да, тұрғын үйлердің ішкі жағында тиімді болып табылды. Бұл технология алғаш рет Калифорниядағы Сан-Франциско және Сан-Хосе халықаралық әуежайларында қолданылды. Компьютерлік модель ұшақ шуының ғимараттардың құрылымдарына тигізетін әсерін симуляциялайды. Ұшақтардың түрлері, ұшу жолдары және жергілікті метеорологиялық жағдайлардың өзгерістерін зерттеуге болады. Содан кейін, мысалы, шатырды жаңарту, терезелерді жақсарту, каминге қосымша жабын орнату, құрылыс тігістерін герметизациялау сияқты ғимараттарды жаңарту стратегияларының тиімділігін бағалауға болады.

Түнгі ұшуға шектеулер

Лондон қаласындағы Хитроу, Гатвик және Стэнстед әуежайларында, сондай-ақ Германиядағы Франкфурт әуежайында түнгі уақыттағы шу деңгейін төмендету мақсатында түнгі ұшуларға шектеулер қойылған.

Спутниктік навигациялық жүйелер

2013-14 жылдарғы сынақтар спутниктік навигациялық жүйелерді пайдалану шуды азайтуға көмектеседі дегенді көрсетті, бірақ ұшу жолдары шоғырланғандықтан нәтижелер әрқашан оң болмады. Ұшу бұрыштары мен жолдарының өзгеруі кейбір жергілікті тұрғындар үшін шудың азаюына әкелді.

Қозғалтқыштың құрылысы

Қазіргі заманғы жоғары айналымды турбожетектер отынды тиімдірек қана пайдаланбайды, сонымен қатар ескі турбореактивтік және төмен айналымды турбожетектерге қарағанда әлдеқайда төмен қысылдайды. Жаңа қозғалтқыштарда шуды азайтатын шевронды элементтер қозғалтқыш шуын одан да азайтады, ал ескі қозғалтқыштарда артық шуды басу үшін шуды басу жиынтықтары қолданылады.

Қозғалтқыштың орналасуы

Егер қозғалтқыштар ұшақтың қанаттарының астында қалса, шуды төмендету мүмкіндігі шектеулі болуы мүмкін. НАСА 2026-2031 жылдарға қарай 4-ші сатының шектерінен жиынтық 20-30 дБ төмендетуді күтеді, бірақ әуежай аумағында ұшақ шуын ұстап тұру үшін кем дегенде 40-50 дБ азайту қажет.