将来の旅客機は…「騒音テスト」に合格するでしょうか？

航空機の騒音は、空港や飛行ルートの近くに住む人々にとって迷惑となることが多く、最悪の場合、睡眠障害から心血管疾患に至るまで健康被害を引き起こす可能性があります。

欧州環境庁の報告書によると、2017年にはヨーロッパの約XNUMX万人が航空機によって引き起こされる過度の騒音にさらされていました。

混合翼体（BWB）を備えた新しいタイプの航空機は、胴体が翼とシームレスに融合しており、空気抵抗が低く燃料消費量も少ないため、この負担も軽減する希望の光とみなされています。

さらに、エンジンが胴体上部に取り付けられていれば、地上に向けて発生する騒音も少なくなります。

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2035 年と 2050 年の航空機構成に向けた欧州 ARTEM プロジェクトの中心

ARTEM (航空機騒音低減技術および関連環境影響力) は、航空機騒音に関する欧州連合の主要な研究であり、2017 年末に開始された 2035 年間の研究プロジェクトであり、2050 年と XNUMX 年の航空機構成のための革新的な騒音低減技術に焦点を当てています。

まず、航空機の騒音を発生源から低減するための革新的なアプローチが開発されました。

第二に、このプロジェクトは、新しい素材を使用してエンジン騒音やその他の騒音源を効果的に減衰させるコンセプトに取り組みました。

新しい技術により、混合翼胴体を備えた将来のジェット機の設計が実現しました。

この大規模プロジェクトには、フランス国立航空宇宙研究局 (ONERA) やプロジェクトを調整したドイツ航空宇宙センター (DLR)、イタリアのローマ第 24 大学など、ヨーロッパ XNUMX か国の XNUMX 社のパートナーが参加しました。そしてローザンヌ連邦工科大学。

ARTEM は EU の Horizo​​n 2020 プログラムに基づいて資金提供されました。

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実験室で作成された聴覚化: レト・ピレン、アクセル・ホイッサー、ビート・シェーファーの作業中

これらの航空機からの騒音放出はシミュレーション ツールで推定できますが、騒音が人々に及ぼす不安やストレスの影響は、影響を受ける人の主観的な認識を考慮することによってのみ現実的に記録することができます。

連邦材料試験研究所の音響専門家は、例えば鉄道騒音が人々に及ぼす影響を研究するために、目の視覚化に類似した聴覚印象のためのいわゆる「聴覚化」アプローチを長年追求して成功してきました。

EMPA の音響・騒音制御研究所の Reto Pieren、Axel Heusser、Beat Schäffer もこの経験をヨーロッパのプロジェクト ARTEM (Aircraft Noise Reduction Technologies and関連 Environmental iMpact) に活用しました。このプロジェクトでは、多数のパートナーが長期的な低騒音航空機コンセプトを開発しました。特別に設計された BWB といくつかのエンジン バリエーションを備えたノイズ ビーム。

コンソーシアムは、最適化された「クルーガー フラップ」を備えた後縁や、燃焼室の外側の空気流と高温排気ジェットの空気流の比率が大きく、騒音を大幅に低減する最新のギア付きターボファン エンジンなど、他の騒音低減技術も検討しました。

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18 歳から 61 歳までの人々を対象とした AuraLab での非常に精緻な実験

約 400 人の乗客を乗せるこれらの新しい長距離飛行機は、従来の飛行機と比較してどのようなパフォーマンスを発揮するでしょうか?

連邦材料試験研究研究所のチームは、この結果を雑誌「Aerospace Science and Technology」に発表しました。

専門家は物理法則に基づいて、コンピュータープログラムを使用して、純粋に合成的な方法で居住地域の上空からの騒音のシミュレーションを生成しました。

彼らは、チューリッヒ空港周辺の現在の民間航空機の発着の記録を用いてこれらのシミュレーションを検証しました。

シミュレートされた騒音は測定データとよく一致していたため、新しい BWB 航空機コンセプトのシミュレーションとの比較に使用することができました。

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31歳から18歳までの61人に、動揺したりイライラしたりしたかどうかを尋ねた

さまざまな旅客機が上空を飛行するときに、その騒音放射が人々にどの程度の迷惑を与えるかを調べるために、31歳から18歳までの61人がEMPAのAuraLabでかなり精緻な実験に参加した。

正確に配置されたスピーカーの空間シミュレーションには、最初の慣れ段階の後、36 回の上空飛行、つまり従来型および革新的な航空機タイプの離陸と着陸が含まれ、それぞれが異なる飛行段階で行われました。

これらの騒音シナリオには、フラップや着陸装置の位置、乱気流や地上での音の反射などの大気条件などの詳細も含まれています。

実験後、被験者はアンケートに記入し、主観的な印象を報告しました。その際、11 (「全く動揺またはイライラしない」) から 0 (「非常に動揺またはイライラする」) までの範囲の共通かつ標準化された 10 段階スケールを使用しました。

また、それぞれのサウンドイベントが彼らにとってどの程度馴染みがあるかについても尋ねられます。

騒音が少なく、より持続可能な着陸と空港へのアプローチ

BWB は従来の旅客機よりも騒音が 4,3 ユニット低いと評価されました。

結果: 新しい BWB 航空機は、従来の旅客機よりも 4,3 ユニット静かであると評価されています。

これは明らかな違いであり、シミュレーション内の仮想航空機には追加の騒音低減技術または特に低排出エンジンが装備されていたという事実によるものです。

さらに、調査では、このタイプの航空機の離陸音は、参加者にとってあまり馴染みのない音の印象を残し、異常な音響特性を示しており、おそらく不快感の認識にプラスの影響を与えていることが示されました。

もちろん、考えられる仮説が多数あるため、BWB 航空機のどの派生型が将来普及するかを予測することは困難です。

ただし、EMPAの研究者レト・ピレン氏によると、確かなことが1つある。

「騒音低減への最大の貢献は間違いなく、エンジンからの下方への放射音を遮蔽する航空機の形状によるものです。」と音響専門家は言う。

「他のノイズ低減テクノロジーでは、煩わしさの低減効果は約 15% しかありません。」.

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