ما هي المصادر الرئيسية لضوضاء الطائرات التجارية

ما هي المصادر الرئيسية لضوضاء الطائرات وخطوات الحد منها؟ أغلب مصادر الضوضاء في الطائرة ناتجة عن محركاتها ومع ذلك، ليس هذا هو المصدر الوحيد، حيث تنشأ الضوضاء أيضًا من هيكل الطائرة ومن الأنظمة المختلفة في الطائرة، مثل نظام تكييف الهواء.

مصادر ضوضاء الطائرات

كانت ضوضاء الطائرات من أكبر مخاوف شركات الطيران وسلطات المطارات والأشخاص المقيمين بالقرب من المطارات منذ بداية عصر الطائرات، ولهذا السبب، شارك المنظمون ومصنعو الطائرات على مر السنين في إيجاد طرق جديدة لتقليل الضوضاء الناتجة عن الطائرات وفي هذا المقال سيتم الحديث بصورة أكبر عن مصادر ضوضاء الطائرات وخطوات الحد منها.

المحركات النفاثة

محركات الطائرات القديمة

في المحركات النفاثة القديمة، كانت قوة الدفع ناتجة عن ضغط وحرق ثم طرد كمية صغيرة من الهواء، أي كانت الفكرة هي نقل تسارع كبير على كمية دقيقة وصغيرة نسبيًا من الهواء، وعندما يتم طرد هذا الهواء من العادم، هناك فرق كبير في السرعة بين هواء الغلاف الجوي وهواء العادم هذا.

وعندما يختلط هذان التدفقان الهوائيان المختلفان معًا، فإنه يخلق طبقة قص تؤدي إلى توليد ضوضاء عالية التردد مع منطقة اضطراب صغيرة، وعندما نبتعد عن عادم الطائرة، يقل تواتر الضوضاء بينما تزداد المنطقة المضطربة في نفس الوقت، وهذه الضوضاء منخفضة التردد هي التي يسمعها البشر.

لتقليل الضوضاء في هذه المحركات القديمة، تم تعديل عادم الطائرة، بحيث تم تجهيز منطقة عادم المحرك بوحدات خلط داخلية، وتقوم وحدات الخلاط هذه بخلط الهواء المحيط أو في حالة المحركات ذات معدل الالتفاف المنخفض، يتم خلط كمية صغيرة جدًا من الهواء الالتفافي مع تدفق الهواء الأساسي قبل إخراجه من محرك الطائرة.

وهذا يسمح بخلط أسرع لتدفق الهواء، مما يزيد من تواتر الضوضاء، عدة مرات أعلى من مستوى السمع للإنسان، ويتم امتصاص الضوضاء عالية التردد أيضًا بواسطة الغلاف الجوي بسهولة أكبر بالإضافة إلى ذلك، يقلل الخلط أيضًا من سرعة التدفق قبل دخول المحرك، مما يقلل من تأثير الضوضاء، وتعتبر وحدات الخلاط مثل الخلاطات المموجة غير فعالة للغاية لأنها تقلل من أداء الطائرة بسبب قوة السحب والوزن المضافين لذلك، لم تحظى بشعبية كبيرة.

محركات الطائرات الحديثة

المحركات الحديثة هي محركات ذات نسبة تجاوز عالية، حيث يتجاوز معظم الهواء الذي يدخل المحرك القلب الرئيسي، ويعمل هذا النوع من المحركات عن طريق نقل تسارع صغير لتدفق كتلة أكبر من الهواء.

وهذا يقلل من فرق السرعة بين الهواء الساكن والهواء المطرود من المحرك، مما يقلل من الضوضاء الناتجة عنه، ويتميز عادم المحركات ذات معدل الالتفافية العالية بمستويات ضوضاء منخفضة لدرجة أنه لم يعد أكبر مصدر للضوضاء في المحرك الآن.

في مثل هذا المحرك، تميل المروحة في المقدمة والتوربينات إلى إصدار ضوضاء أكثر من العادم، ولتقليل مستويات ضوضاء المروحة والتوربينات، يتم استخدام مواد خاصة لامتصاص الضوضاء. مثلًا يتم وضع هذه البطانات الصوتية حول مدخل المحرك وفي تلك المناطق من المحرك حيث تسود الضوضاء، مثل التوربينات القريبة ومراحل الضاغط.

هيكل الطائرة

ينتج ضجيج هيكل الطائرة عن طريق تدفق الهواء الذي يتحرك حول الطائرة، حيث أن الطائرة الأكثر سلاسة تصدر ضوضاء أقل، ومع ذلك، فإن هيكل الطائرة به تناقضات، حيث يمكن أن تتسبب المستشعرات المختلفة، والزجاج الأمامي، والنوافذ، والهوائيات في زيادة مستويات الضوضاء مع تدفق الهواء حولها.

وعندما يتم خفض أجهزة الرفع العالية، مثل اللوحات والشرائح، يزداد مستوى الضوضاء بشكل أكبر إلى حد بعيد، وأكبر مساهم في الضوضاء في هيكل الطائرة هو معدات الهبوط، كما أنه عندما يتم خفض الترس، هناك زيادة كبيرة في مستويات الضوضاء.

نظام تكييف الهواء ووحدة الطاقة المساعدة

• يساهم نظام تكييف الهواء للطائرة الكبيرة أيضًا في حدوث ضوضاء، نظرًا لأن النظام يستخدم آلة دورة الهواء التي تحتوي على ضاغط ومجموعة توربين عند تشغيلها، وتزداد مستويات الضوضاء حول الطائرة بشكل كبير.

• (APU) أو وحدة الطاقة المساعدة، عبارة عن محرك نفاث ذات حجم قليل يستعمل لتشغيل أنظمة الطائرات ويوفر الهواء لبدء تشغيل المحرك الرئيسي مثل أي محرك نفاث آخر، فهو مصدر رئيسي للضوضاء، وعادم (APU) يعتبر نظرًا لأنه يعتبر محرك نفاث صغير، فإنه ينتج عنه الكثير من الضوضاء عند تشغيله.

• وكما قلنا المصدران الأساسيان لضوضاء الطائرات هما الديناميكا الهوائية (عندما يمر الهواء فوق الهيكل) والمحرك، ولتبسيط الأمر يقاس بهذا النموذج المشابه، هل سبق لك أن تم إخراج اليد من نافذة السيارة أثناء القيادة؟ إن صوت الهواء الذي يصطدم باليد هو مثال على الضوضاء الديناميكية الهوائية أي الهواء الذي يمر فوق جسم متحرك.

• وعندما تكون راحة اليد متعامدة مع الأرض، يكون الصوت أعلى بكثير مما هو عليه عندما يكون متوازيًا، وهذا بسبب تلامس مساحة أكبر مع الهواء، ويحدث نفس الشيء أثناء مرحلتي المغادرة والهبوط وعندما تدفع اللوحات والعجلات وأبواب العجلة ويساهم الصوت الديناميكي الهوائي بشكل كبير في مستويات الضوضاء في مرحلتي المغادرة والهبوط، ولا يمكننا فعل الكثير حيال ذلك.

مثلًا:

• مزيد من الضوضاء خلال مرحلة الإقلاع والهبوط.

• أقل ضوضاء خلال مرحلة الرحلة المغادرة.

• ضجيج المحرك مرتفع عند الإبحار في الجو.

إجراءات الحد من ضوضاء الطائرات في الهواء

ضجيج الطائرة يزعج المجتمعات المحلية وأولئك الذين يعيشون حول المطارات أثناء الإقلاع والهبوط، وبالتالي هناك إجراءات مصممة من قبل سلطات المطارات وأحيانًا الجهات التنظيمية لتقليل مستويات الضوضاء، ومن المفترض أن يلتزم الطيارون بهذه الإجراءات طالما لم يتم المساس بالسلامة.

أولاً، سننظر في إجراءات الإقلاع الخاصة بالحد من الضوضاء التي طورتها منظمة الطيران المدني الدولي (ICAO)، وهناك نوعان من ملفات تعريف الإقلاع التي صممتها منظمة الطيران المدني الدولي، والمعروفة باسم (NADP 1) (إجراء خفض الضوضاء 1) و (NADP 2) (إجراءات مغادرة الضوضاء 2).

يستخدم (NADP 1) لتقليل مستويات الضوضاء بالقرب من المطار، بينما يستخدم (NADP 2) لتقليل مستويات الضوضاء بعيدًا عن المطار.

ثانيًا: أما بالنسبة تقليل الضوضاء على الأرض على مر السنين، توصلت المطارات إلى حلول لتقليل الضوضاء على الأرض، مثلًا في بعض المطارات، على سبيل المثال يُحظر استخدام (APU) وحدة الطاقة المساعدة عند الوقوف عند البوابة، وبمجرد الوصول إلى البوابة، يجب إغلاق (APU).

ويمكن توصيل وحدة الطاقة الأرضية (GPU) ووحدة تكييف الهواء بالطائرة لتوفير الطاقة والتبريد، ولا يمكن إعادة تشغيل وحدة الطاقة المساعدة إلا عندما تكون الطائرة جاهزة للإقلاع.

أقسام ضوضاء محرك الطائرة

تنقسم ضوضاء محرك الطائرة إلى نوعين مختلفين:

• صوت عملية احتراق المحرك.

• صوت الهواء الذي يمر عبر المحرك.

تخلق الميكانيكا الداخلية للمحرك همهمة يتم سماعها بسهولة ويتم إنشاء صافرة عالية النبرة بواسطة شفرات التوربينات التي تدور بسرعة عالية جدًا في الدقيقة أي عدد الدورات في الدقيقة، وأثناء مرحلة الاقتراب من الرحلة، يكون جزء أكبر من سطح الطائرة متعامدًا على الأرض، ويتم نشر اللوحات أيضًا لإبطاء الطائرة، وتولد اللوحات مقاومة، ويتطلب هذا أن تعمل المحركات بجهد أكبر لتحريك الطائرة للأمام، و هذا يخلق المزيد من الضوضاء على الأرض.

ملاحظة: “APU” اختصار لـ “Auxiliary Power Unit”.

“GPU” اختصار لـ “Ground Power Unit”.

“ICAO” اختصار لـ “International Civil Aviation Organization”.