王维 邵颖

(中国民航大学机场学院，天津 300300)

从20世纪80年代改革开放至今，我国民用运输机场的数量持续增长。值得注意的是，我国机场航空器噪声影响问题也呈上升趋势，备受公众关注。为控制机场噪声，我国于1988年颁布实施国家标准GB 9660—88机场周围飞机噪声环境标准。目前，我国民航运输机主要是波音、空客系列航空器，具有较好的噪声适航性。因此，从噪声源(航空器本身)进一步降低噪声的空间不大。限制机场飞行架次，虽能降低噪声影响，但与机场增长航空业务量的诉求相悖，也不利于机场航空运输价值发挥。因此，通过航空器在机场起、降方式改变来降低噪声影响，一直是重要的研究方向。在这方面，持续下降运行CDO(Continuous Descent Operation)和持续爬升运行CCO(Continuous Climb Operation)一直备受关注。2010年和2013年，国际民航组织ICAO(International Civil Aviation Organization)分别颁布9931号文《CDO手册》和9993号文《CCO手册》，对机场实施CDO，CCO进行规范和指导。其初始目的是通过飞行程序的优化减少航空器在飞行过程中的燃油消耗和污染物排放，但事实上此举对消减机场航空器噪声影响也有一定效果[1]。2016年，我国在广州白云国际机场开始CCO/CDO试点工作；2018年北京首都国际机场、昆明长水机场分别开展CCO/CDO运行尝试。关于机场实施CCO/CDO的减噪效果研究，目前在我国刚刚起步。

1 噪声评价量和分析工具

我国现行机场航空器噪声评价量采用了国际民航组织(International Civil Aviation Organization,ICAO)推荐的计权等效连续感觉噪声级LWECPN，但美、欧等国家多采用昼夜等效声级LDN或昼晚夜等效声级LDEN。就物理意义而言，LWECPN是指全天平均每秒航空器噪声对人的有效感觉噪声级LEPN作用；LDN是指全天平均每秒航空器噪声对人的A声级作用[2]。前者基于噪度，综合了噪声的强弱、人耳听觉系统对声音的生理效应和人对声音的心理感觉三种因素，是人们在主观上对噪声烦恼或厌恶程度的衡量[3]；后者基于响度，考虑了声音的物理效应和人耳听觉的生理效应[4]。虽然LWECPN能较好地反映噪声对人的影响，但是指标生僻，只有少数国家使用，不便理解，计算复杂，不能直接测量。我国生态环境部于2017年发布了针对GB 9660—88机场周围飞机噪声环境标准修订的征求意见稿，即《机场周围区域航空器噪声环境质量标准》。修订标准拟用LDN取代LWECPN。因此，本文采用LDN作为机场航空器噪声评价量。

本文采用的航空器噪声影响分析工具为综合噪声模型(Integrated Noise Model,INM)。INM是基于SAE AIR 1845算法、由美国联邦航空局FAA支持开发的机场噪声分析软件[5]。软件可根据航空器特定操作模式、推力设置、机场条件、声源—接收者几何关系和气象参数等相关因素、借助噪声—推力—距离(NPD)关系来计算航空器噪声影响。INM综合考虑了机场条件、航空器性能、机型组合、飞行架次、飞行路径，是目前世界上机场噪声分析应用最广的计算工具[6]。

2 CDO及其减噪效果分析

CDO是一种航空器运行技术。通过适当的空域规划、程序设计以及空中交通管制ATC简化手续，来优化飞行剖面，使航空器采用低发动机推力、在低阻力形态下，实现航空器持续下降[7]。

下面利用INM计算说明实施CDO与常规进近的航空器噪声影响差异。

计算条件为：

1)单跑道机场。

2)运行机型：B737-300；B777-300；A320-211。

3)日起降架次：上述每种机型均为每天100架次，其中昼、晚、夜的架次分别为70，25，5。

4)离场航迹：直线离场，航段长度16 nm，具体见图1。

5)航迹散布范围：采用进近保护区宽度。

使用INM分别对常规进近程序和CDO进行计算，得到噪声等值曲线图，见图2，图3。

由表1可见，与常规进近相比，实施CDO的减噪效果明显，DNL大于55 dB，60 dB，65 dB，70 dB，75 dB的影响面积分别减少了5.64%，2.09%，4.11%，16.68%，23.79%。特别是DNL大于70 dB，75 dB的影响区域，面积分别减小16.68%，23.79%，效果尤其显著。

表1 噪声影响面积 km2

由图2可以看出，常规进近程序和CDO的最后进近角度相同、航径重合，因此在DNL>80 dB的噪声影响面积相同；而航空器进入下滑道之前实施连续下降、减少了平飞段，使得在75 dB～80 dB声级范围内降噪效果更加显著。事实上，影响航空器进近过程噪声的两个主要因素分别是飞行高度和推力设置。实施CDO之所以能获得减噪效果，一是减少了航空器的平飞段，使其飞行平均高度增加，噪声的地面影响衰减；二是在运行中航空器保持发动机低推力、低阻力构形，使得发动机噪声和机身空气动力噪声同时下降。

3 CCO及其减噪效果分析

CCO是在航空器低阻力配置下，以最小水平飞行距离和发动机推力变化量，在最大速度允许范围内实现连续爬升的飞行航径[8]。

下面利用INM计算说明CCO与标准离场程序的噪声影响差异。

计算条件为：

1)单跑道机场。

2)运行机型：B737-300。

3)日起降架次：每天300架次，其中昼、晚、夜的架次分别为210，75，15。

4)离场航迹：直线离场，航段长度16 nm，具体见图4。

5)航迹散布分布：分别采用离场保护区宽度。

使用INM分别对标准离场程序和CCO进行计算，得到噪声等值曲线图，见图5，图6。

由表2可见，与标准离场相比，实施CCO在各声级范围均获得明显的减噪效果。DNL大于55 dB，60 dB，65 dB，70 dB，75 dB，80 dB的影响区域面积分别减少了14.97%，14.22%，22.24%，32.83%，25.21%，18.63%。其中，DNL大于70 dB，75 dB的影响区域，面积分别减小32.83%，25.21%，效果尤其显著。

表2 噪声影响面积比较 km2

由图5可以看出，标准离场和CCO的初始爬升阶段相同，差别在于航空器进入加速爬升段后，标准离场航空器通过交替的平飞、爬升和构形改变最终到达初始巡航高度，而实施 CCO的航空器通过基于性能的飞行剖面优化实现了持续、快速爬升，使得航空器的CCO航径始终在标准离场航径之上，减噪效果的取得主要源于航空器飞行高度提高和保持低阻力构形。

4 结语

1)航空器实施CDO/CCO是一种有效的机场运行减噪措施，能在不限制机场航空器运行架次情况下消减机场航空器噪声影响。

2)与常规进近相比，机场实施CDO后的航空器噪声影响区域面积减少。其中，DNL大于70 dB，75 dB的影响区域面积分别减小16.68%，23.79%，减噪效果尤其明显。

3)与标准离场程序相比，机场实施CCO后的航空器各噪声声级的影响面积都显著减少。特别是DNL大于70 dB，75 dB的影响面积分别减小32.83%，25.21%，效果尤其显著。

4)CDO/CCO的减噪效果主要源于航空器飞行高度提高、采用低阻力构形和发动机低推力设置。

5)鉴于CDO/CCO的安全性已得到飞行验证，因此对具有噪声影响的民用机场可考虑推广使用，这对于控制我国机场航空器噪声影响、增进社会和谐，对建设绿色机场和实现机场可持续发展都具有重要价值和意义。