ICAO 噪聲嚴格度對中國機隊的影響

閆國華，張永磊，杜海濤，龐思凱

(中國民航大學航空工程學院，天津 300300)

國際民航組織制定了航空器噪聲審定的建議標準—國際民航公約附件16第I卷“航空器噪聲”，把航空器按噪聲水平分成第1、2、3、4章標準的飛機（即CCAR-36中的第1、2、3、4階段飛機），要求飛機在投入運營之前，必須進行并通過飛機噪聲適航合格審定，否則不予頒發(fā)適航合格證[1,2]。民航管理當局在制定適航噪聲條例時，不僅需要考慮當前及未來一段時期內(nèi)商用飛機適航噪聲的總體水平，而且還需要從環(huán)保方面考慮人們對機場周圍低噪聲污染的需求。目前，國際民航組織正在研究更嚴格的噪聲標準。為了使我國民用航空器的設計制造滿足國際通行的噪聲標準，促進民族航空工業(yè)的健康發(fā)展，需要及時根據(jù)更新后的噪聲審定標準對飛機做相應的噪聲適航審定測試。而如今國際民航組織已經(jīng)通過了第4章-7 EPN dB。為使中國民用航空器的設計制造滿足國際通行的噪聲標準，需研究更新后的噪聲審定標準。

1 NoSAHG噪聲嚴格度分析假設

1.1 NoSAHG噪聲嚴格小組

為了完成額外的工作，國際民航組織成員同意建立一個噪聲嚴格度專責小組(NoSAHG)，包括WG1，MDG，F(xiàn)ESG和WG3。這個小組已經(jīng)回顧了第一輪噪聲嚴格度模型假設，并在一個時間表里選擇測試時間和在發(fā)展中改進完善，但需要在2011年12月30日達到定義和同意的共識。照在指導小組會議上同意的那樣，安排還需要在2012年2月完成第二輪的MDG噪聲嚴格度分析，在2012年4月完成FESG分析，并且在2012年5月進行結果分析，在2012年6月交給指導小組。

1.2 在噪聲嚴格度影響下機隊的演化

第一輪分析中多達99種的飛機可以分為如表1所示的幾種飛機座位等級。在飛機的基線運營和機隊預測之間的關系中，第一輪分析顯示出結果沒有多大區(qū)別。這十分令人懷疑，飛機的座位等級被指定給目前機隊是否適合當前的運營情況。然而，一個給定的航班的任務不僅僅與座位構型相關。因此NoSAHG和第二輪分析計劃認為重新定義座位等級是不可行的。

航程能力是另一個與飛行任務相關的因素。在一些座位等級，第一輪分析導致短程飛機被遠程飛機所代替。因此，NoSAHG針對某一些特定的座位等級的飛機進行測試，觀察是否只有完成飛行任務距離的飛機才是符合現(xiàn)行標準的飛機。APMT經(jīng)濟模式已經(jīng)認可了EMS與MDMS的模型。在先前的CAEP分析中，無論運用那種假設受測的嚴格度方案的排序都沒有改變。對于NoSAHG來說，將會考慮市場份額假設在其他進行的測試中的結果。雖然有限的機隊通過最高嚴格度測試，但是使用基于成本的MDMS方法有一個優(yōu)勢就是可以避免選擇較嚴重的超出航程的飛機來代替短線航班。

1.3 在噪聲嚴格度影響下機隊的發(fā)展和更替預測

給飛機分配座位等級，傳統(tǒng)上是單個座位等級的發(fā)展和更替。因為很清楚，同樣的飛機類型會被運營到很多種的座位構型，并且由于第一輪的許多異常，引入的替代飛機是否合適嚴格度法案就引發(fā)了疑問。雖然選好的座位等級可以確?？傆酗w機可以滿足嚴格度測試，但是FESG作為座位分級和分配系統(tǒng)的發(fā)明者已經(jīng)檢查了參考數(shù)據(jù)并同意第二輪分析的分配應該注意基于主導的運營的座位等級。然而對于座位需求預測則要求每個進入G&R的飛機都要有一個有界的座位數(shù)。對于第二輪分析，MDG，F(xiàn)ESG和業(yè)界代表共同將合理座位數(shù)的數(shù)據(jù)輸入G&R。

2 CAEP座位等級分類

2.1 FESG機隊預測座位等級的分類

CAEP的第一工作組（WG1）和第三工作組（WG3），以及主要的國外民用航空環(huán)境保護研究組織和機構[3]，在CAEP/5的工作方案（1998年）開始，F(xiàn)ESG就已經(jīng)開始發(fā)展交通及機隊預測的任務。CAEP/5的席位類別的定義如下：50～99，100～150，151～210，211～300，301～400，401～500，501～600，601～650。單通道的支線噴氣飛機（>=100個座位），以210座為上邊界的雙通道飛機[4]。

對于CAEP/6的工作方案FESG的任務是開發(fā)一種新的交通和機隊預測。對于這個任務FESG在新的預測中增加了支線噴飛機市場的增長量和需要覆蓋整個市場的50個座位以下的支線噴氣飛機。同意將低于20個席位和支線噴氣飛機拆分為兩個座椅類別。建議調(diào)整座椅分割線，以配合最低要求的規(guī)定，即每50個座位需要一個飛機乘務員。這些決定導致的座位被重新定義為如下類別：20～50，51～100，101～150，151～210，211～300，301～400，401～500，501～600和601+。

對于CAEP/8工作方案，座級為20座以下的商用噴氣機數(shù)據(jù)加入G＆R數(shù)據(jù)庫和FESG CAEP/8。

2.2 飛機座位的分配歷史

最初的CAEP/5的分析過程中試圖將飛機模型劃分在其中一個的席位類別，但經(jīng)證明多樣性是站不住腳的?？藏悹枴枺–H）機隊數(shù)據(jù)庫中的飛機，最初根據(jù)各航空公司的座位配置被分配到CAEP/5 FESG。因此，在全球范圍內(nèi)，飛機模型可以屬于多個席位類別。由國際航空運輸協(xié)會（IATA）提供的CH噪聲成本模型是用于評估噪聲嚴格度選項下的成本。不同于CAEP/9輪噪聲嚴格度分析，CH噪聲成本模型產(chǎn)生的結果異常是沒有任何意義的。FESG成員希望產(chǎn)生的結果是有意義的簡化模型。

從CAEP/5開始CAEP建模方法已經(jīng)發(fā)生了很大變化。但是，分析的重點仍然是區(qū)分選項。項目是根據(jù)公開的額定座位數(shù)分配到一個單座級飛機，但是尚未通過審查。

3 噪聲嚴格度對機隊的影響

3.1 噪聲嚴格度方案

2010年11月經(jīng)航空環(huán)境保護委員會第一工作組的同意，噪聲適航標準嚴格化趨勢分為五種方案，在第四階段噪聲限值標準基礎上降低3 EPNdB（有效感覺噪聲分貝）到降低-11 EPN dB（有效感覺噪聲分貝），實施日期為2017年和2020年。方案1：Ch4-3（EPN dB）；方案2：Ch4-5（EPN dB）；方案3：Ch4-7（EPN dB）；方案4：Ch4-9（EPN dB）；方案5：Ch4-11（EPN dB）。這五個等級的嚴格程度依次遞

3.2 噪聲嚴格度對機隊影響的解決方案

未來十年左右的時間，適航噪聲限制有可能進一步降低，并有可能在第4階段的基礎上，起飛、邊線及進場三個取證測量點上的總噪聲級再降低10 EPN dB左右，或是在三個測點上各降低3 EPN dB左右，以降低機場周圍的噪聲。

表格2是國航機隊有代表性的幾種機型。飛機的噪聲適航合格審定具體規(guī)定是，飛機在起飛、著陸和邊側(cè)三個測量點，所測得的有效感覺噪聲級LEPN不得超過飛機的噪聲鑒定標準值，否則不予頒發(fā)噪聲合格證。根據(jù)國際慣例，將飛越噪聲值（Flyover），邊線噪聲值（Lateral）和進近噪聲值（Approach）三者之和作為累計噪聲值。將飛越噪聲限值（Limit FO），邊線噪聲限值（Limit Lateral）和進近噪聲限值（Limit APP）三者之和作為累計噪聲限值。累計噪聲限值與累計噪聲值的差得出累計噪聲裕度值。也可以通過計算飛越裕度值（Margin FO），邊線全功率裕度值（Margin Lateral）和進近裕度值（Margin APP）三者之和，將其作為累計噪聲裕度值。如果累計裕度值大于17，就表示此飛機滿足第4章-7EPN dB增。在2017和2020年實施噪聲適航標準嚴格化方案對2026和2036年會造成影響。如今已經(jīng)開始方案3：Ch-7（EPN dB）。的方案，否則就不符合-7方案。例如，表2飛機A319裝配CFM56-5B 6/3發(fā)動機，將4.3（飛越裕度值）+4.7（邊線全功率裕度值）+7（進近噪聲裕度值）=16（累計裕度值）。第4章-7方案是在第3章的基礎上實行的，即累計裕度值要-10dB，才能滿足第4章的方案。所以累計裕度值-17才是最終的結果，16（累計裕度值）-17=-1，不滿足第4章-7方案。

對于一些座位等級的飛機可以通過降噪技術進行降噪。

1）降噪技術（NRT）施加到的發(fā)動機或機體改變無發(fā)動機循環(huán)（例如機艙進氣和排氣處理，低噪聲設計起落架等等）

2）通過改變發(fā)動機循環(huán)降噪，例如改變的涵道比

3）降噪通過的機身性能改進（改進的氣動外形或減輕重量）。

但是對于一些即使通過降噪措施仍然不能滿足嚴格度法案要求的飛機則需要進行飛機的替換。對于SC-19的飛機可以用項目飛機A319-NEO取代A319-1，項目飛機B737-7 Max取代波音737-7；對于SC-1的飛機暫時還沒有項目飛機可進行替代；對于SC-2的飛機還沒有飛機可進行替代；對于SC-3的飛機項目飛機A318-1取代A319-NEO取代，項目飛機A319-NEO取代A319-1，項目飛機B737-7 Max取代B737-6，項目飛機B737-7 Max取代波音737-7；對于SC-4的飛機項目飛機A320-NEO取代A 320-2，項目飛機A321-NEO取代A321-2，項目飛機B737-8 Max取代B737-8，項目飛機B737-9 Max取代B737-8 FP，B737-9 ER取代B737-9；對于SC-5的飛機項目飛機B767-4 ER只取代B767-2 ER和B787-8(B767-3 ER保留)，項目飛機A350-8只取代A330-2(A330-3保留)。

表2 國航一些代表性飛機相關噪聲值

4 結語

隨著科技的進步和發(fā)展，民用航空的噪聲嚴格度會越來越高，因此需要更高的水平來滿足更高的嚴格度要求。一方面可以通過改進航空器自身的設計來滿足要求，另一方面可以使用其他已經(jīng)滿足噪聲嚴格度要求的航空器進行替代。但是進行這些工作的同時又要考慮到技術成本，燃油成本，總體成本，經(jīng)常性成本和非經(jīng)常性成本等各個方面。非經(jīng)常性成本是考慮了發(fā)動機制造商和飛機運營人。其他利益相關者（乘客，機場）也被評估[5]。這可以運用各種經(jīng)濟成本模型進行計算，例如APMT和FESG等。這些都為民航業(yè)滿足更高要求的嚴格度要求提供了方便。

如今，國際上已經(jīng)開始實施第4章-7 EPN dB這一方案，這說明了將會有很多機隊的飛機將會被替代，新的飛機將會被引入。而今后第4章-9 EPN dB的方案實施指日可待，因此對民航業(yè)的沖擊將會更大。

[1]GB9660-1988.機場周圍飛機噪聲環(huán)境標準[S].

[2]中國民用航空總局適航審定司，中國民用航空規(guī)章第36部航空器型號和適航合格審定噪聲規(guī)定[S].北京：中國民用航空總局，2005.

[3]ICAO.Environmental technical manual on the use of procedures in the noise certification of aircraft[Z].2008.

[4]Committee on aviation environment protection(CAEP)ninth meeting[Z].2013.

[5]楊尚文.機場航空噪聲影響評價及控制研究[D].天津：中國民航大學，2008.