ICAO 噪声严格度对中国机队的影响

闫国华，张永磊，杜海涛，庞思凯

(中国民航大学航空工程学院，天津 300300)

国际民航组织制定了航空器噪声审定的建议标准—国际民航公约附件16第I卷“航空器噪声”，把航空器按噪声水平分成第1、2、3、4章标准的飞机（即CCAR-36中的第1、2、3、4阶段飞机），要求飞机在投入运营之前，必须进行并通过飞机噪声适航合格审定，否则不予颁发适航合格证[1,2]。民航管理当局在制定适航噪声条例时，不仅需要考虑当前及未来一段时期内商用飞机适航噪声的总体水平，而且还需要从环保方面考虑人们对机场周围低噪声污染的需求。目前，国际民航组织正在研究更严格的噪声标准。为了使我国民用航空器的设计制造满足国际通行的噪声标准，促进民族航空工业的健康发展，需要及时根据更新后的噪声审定标准对飞机做相应的噪声适航审定测试。而如今国际民航组织已经通过了第4章-7 EPN dB。为使中国民用航空器的设计制造满足国际通行的噪声标准，需研究更新后的噪声审定标准。

1 NoSAHG噪声严格度分析假设

1.1 NoSAHG噪声严格小组

为了完成额外的工作，国际民航组织成员同意建立一个噪声严格度专责小组(NoSAHG)，包括WG1，MDG，FESG和WG3。这个小组已经回顾了第一轮噪声严格度模型假设，并在一个时间表里选择测试时间和在发展中改进完善，但需要在2011年12月30日达到定义和同意的共识。照在指导小组会议上同意的那样，安排还需要在2012年2月完成第二轮的MDG噪声严格度分析，在2012年4月完成FESG分析，并且在2012年5月进行结果分析，在2012年6月交给指导小组。

1.2 在噪声严格度影响下机队的演化

第一轮分析中多达99种的飞机可以分为如表1所示的几种飞机座位等级。在飞机的基线运营和机队预测之间的关系中，第一轮分析显示出结果没有多大区别。这十分令人怀疑，飞机的座位等级被指定给目前机队是否适合当前的运营情况。然而，一个给定的航班的任务不仅仅与座位构型相关。因此NoSAHG和第二轮分析计划认为重新定义座位等级是不可行的。

航程能力是另一个与飞行任务相关的因素。在一些座位等级，第一轮分析导致短程飞机被远程飞机所代替。因此，NoSAHG针对某一些特定的座位等级的飞机进行测试，观察是否只有完成飞行任务距离的飞机才是符合现行标准的飞机。APMT经济模式已经认可了EMS与MDMS的模型。在先前的CAEP分析中，无论运用那种假设受测的严格度方案的排序都没有改变。对于NoSAHG来说，将会考虑市场份额假设在其他进行的测试中的结果。虽然有限的机队通过最高严格度测试，但是使用基于成本的MDMS方法有一个优势就是可以避免选择较严重的超出航程的飞机来代替短线航班。

1.3 在噪声严格度影响下机队的发展和更替预测

给飞机分配座位等级，传统上是单个座位等级的发展和更替。因为很清楚，同样的飞机类型会被运营到很多种的座位构型，并且由于第一轮的许多异常，引入的替代飞机是否合适严格度法案就引发了疑问。虽然选好的座位等级可以确保总有飞机可以满足严格度测试，但是FESG作为座位分级和分配系统的发明者已经检查了参考数据并同意第二轮分析的分配应该注意基于主导的运营的座位等级。然而对于座位需求预测则要求每个进入G&R的飞机都要有一个有界的座位数。对于第二轮分析，MDG，FESG和业界代表共同将合理座位数的数据输入G&R。

2 CAEP座位等级分类

2.1 FESG机队预测座位等级的分类

CAEP的第一工作组（WG1）和第三工作组（WG3），以及主要的国外民用航空环境保护研究组织和机构[3]，在CAEP/5的工作方案（1998年）开始，FESG就已经开始发展交通及机队预测的任务。CAEP/5的席位类别的定义如下：50～99，100～150，151～210，211～300，301～400，401～500，501～600，601～650。单通道的支线喷气飞机（>=100个座位），以210座为上边界的双通道飞机[4]。

对于CAEP/6的工作方案FESG的任务是开发一种新的交通和机队预测。对于这个任务FESG在新的预测中增加了支线喷飞机市场的增长量和需要覆盖整个市场的50个座位以下的支线喷气飞机。同意将低于20个席位和支线喷气飞机拆分为两个座椅类别。建议调整座椅分割线，以配合最低要求的规定，即每50个座位需要一个飞机乘务员。这些决定导致的座位被重新定义为如下类别：20～50，51～100，101～150，151～210，211～300，301～400，401～500，501～600和601+。

对于CAEP/8工作方案，座级为20座以下的商用喷气机数据加入G＆R数据库和FESG CAEP/8。

2.2 飞机座位的分配历史

最初的CAEP/5的分析过程中试图将飞机模型划分在其中一个的席位类别，但经证明多样性是站不住脚的。坎贝尔—希尔（CH）机队数据库中的飞机，最初根据各航空公司的座位配置被分配到CAEP/5 FESG。因此，在全球范围内，飞机模型可以属于多个席位类别。由国际航空运输协会（IATA）提供的CH噪声成本模型是用于评估噪声严格度选项下的成本。不同于CAEP/9轮噪声严格度分析，CH噪声成本模型产生的结果异常是没有任何意义的。FESG成员希望产生的结果是有意义的简化模型。

从CAEP/5开始CAEP建模方法已经发生了很大变化。但是，分析的重点仍然是区分选项。项目是根据公开的额定座位数分配到一个单座级飞机，但是尚未通过审查。

3 噪声严格度对机队的影响

3.1 噪声严格度方案

2010年11月经航空环境保护委员会第一工作组的同意，噪声适航标准严格化趋势分为五种方案，在第四阶段噪声限值标准基础上降低3 EPNdB（有效感觉噪声分贝）到降低-11 EPN dB（有效感觉噪声分贝），实施日期为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）。这五个等级的严格程度依次递

3.2 噪声严格度对机队影响的解决方案

未来十年左右的时间，适航噪声限制有可能进一步降低，并有可能在第4阶段的基础上，起飞、边线及进场三个取证测量点上的总噪声级再降低10 EPN dB左右，或是在三个测点上各降低3 EPN dB左右，以降低机场周围的噪声。

表格2是国航机队有代表性的几种机型。飞机的噪声适航合格审定具体规定是，飞机在起飞、着陆和边侧三个测量点，所测得的有效感觉噪声级LEPN不得超过飞机的噪声鉴定标准值，否则不予颁发噪声合格证。根据国际惯例，将飞越噪声值（Flyover），边线噪声值（Lateral）和进近噪声值（Approach）三者之和作为累计噪声值。将飞越噪声限值（Limit FO），边线噪声限值（Limit Lateral）和进近噪声限值（Limit APP）三者之和作为累计噪声限值。累计噪声限值与累计噪声值的差得出累计噪声裕度值。也可以通过计算飞越裕度值（Margin FO），边线全功率裕度值（Margin Lateral）和进近裕度值（Margin APP）三者之和，将其作为累计噪声裕度值。如果累计裕度值大于17，就表示此飞机满足第4章-7EPN dB增。在2017和2020年实施噪声适航标准严格化方案对2026和2036年会造成影响。如今已经开始方案3：Ch-7（EPN dB）。的方案，否则就不符合-7方案。例如，表2飞机A319装配CFM56-5B 6/3发动机，将4.3（飞越裕度值）+4.7（边线全功率裕度值）+7（进近噪声裕度值）=16（累计裕度值）。第4章-7方案是在第3章的基础上实行的，即累计裕度值要-10dB，才能满足第4章的方案。所以累计裕度值-17才是最终的结果，16（累计裕度值）-17=-1，不满足第4章-7方案。

对于一些座位等级的飞机可以通过降噪技术进行降噪。

1）降噪技术（NRT）施加到的发动机或机体改变无发动机循环（例如机舱进气和排气处理，低噪声设计起落架等等）

2）通过改变发动机循环降噪，例如改变的涵道比

3）降噪通过的机身性能改进（改进的气动外形或减轻重量）。

但是对于一些即使通过降噪措施仍然不能满足严格度法案要求的飞机则需要进行飞机的替换。对于SC-19的飞机可以用项目飞机A319-NEO取代A319-1，项目飞机B737-7 Max取代波音737-7；对于SC-1的飞机暂时还没有项目飞机可进行替代；对于SC-2的飞机还没有飞机可进行替代；对于SC-3的飞机项目飞机A318-1取代A319-NEO取代，项目飞机A319-NEO取代A319-1，项目飞机B737-7 Max取代B737-6，项目飞机B737-7 Max取代波音737-7；对于SC-4的飞机项目飞机A320-NEO取代A 320-2，项目飞机A321-NEO取代A321-2，项目飞机B737-8 Max取代B737-8，项目飞机B737-9 Max取代B737-8 FP，B737-9 ER取代B737-9；对于SC-5的飞机项目飞机B767-4 ER只取代B767-2 ER和B787-8(B767-3 ER保留)，项目飞机A350-8只取代A330-2(A330-3保留)。

表2 国航一些代表性飞机相关噪声值

4 结语

随着科技的进步和发展，民用航空的噪声严格度会越来越高，因此需要更高的水平来满足更高的严格度要求。一方面可以通过改进航空器自身的设计来满足要求，另一方面可以使用其他已经满足噪声严格度要求的航空器进行替代。但是进行这些工作的同时又要考虑到技术成本，燃油成本，总体成本，经常性成本和非经常性成本等各个方面。非经常性成本是考虑了发动机制造商和飞机运营人。其他利益相关者（乘客，机场）也被评估[5]。这可以运用各种经济成本模型进行计算，例如APMT和FESG等。这些都为民航业满足更高要求的严格度要求提供了方便。

如今，国际上已经开始实施第4章-7 EPN dB这一方案，这说明了将会有很多机队的飞机将会被替代，新的飞机将会被引入。而今后第4章-9 EPN dB的方案实施指日可待，因此对民航业的冲击将会更大。

[1]GB9660-1988.机场周围飞机噪声环境标准[S].

[2]中国民用航空总局适航审定司，中国民用航空规章第36部航空器型号和适航合格审定噪声规定[S].北京：中国民用航空总局，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]杨尚文.机场航空噪声影响评价及控制研究[D].天津：中国民航大学，2008.