Orientering i flygbullerbekämpning
av Kai Finell Forum 1970-16, sida 22-23, 21.10.1970
Dipl.ing. Kai Finell:
Orienterin i flygbullerbekämpning
Med industrialiseringen och de maskindrivna transportmedlen föddes bullret. Ett nytt kulturellt irritationsmoment som förs under de allra senaste åren har inrangerats bland miljöförstöringsfaktorerna. Vid entrén till det 20:e seklets 8:e decennium är konsten att ur metodisk vetenskaplig forskning pressa ut maximal komfort och ekonomisk nytta, med minsta möjlig rubbning av den naturliga livsmiljön, måhända hela vår civilisations livsviktigaste spörsmål. En kompromissfråga där svårigheterna främst ligger i att med tillfredsställande klarsynthet — baserad på konkreta och rätt tolkade forskningsresultat — på förhand uppdaga enskilda störningsfaktorer och därefter sammanföra dem till ett överskådligt helhetsmönster av eventuellt skadliga rubbningar i naturens balans. Flygbullret ha tyvärr tillåtits slinka in i miljövårdsbilden som ett hittills alltför litet beaktat element. Dipl.ing. Kai Finell ger här en lätt orien tering i ämnet från ovannämnda synpunkt sett.
Flygbullerproblemet diskuteras i detta nu intensivt i vida kretsar ofta utan större kännedom om vilka de många inblandade tekniska, medicinska, ekologiska och ekonomiska faktorerna egentligen är.
Naturligtvis är det både bra och nödvändigt att politiker och samhällsstyrelser noga beaktar så många som möjligt av miljöförstöringens alla komponenter — men problemen borde inte angripas utan tillgång till detaljerat underlag från olika forskningsområden. Politikernas främsta uppgift är därför att pressa fram tillräckliga anslag för adekvat forskning. Annars leder utvecklingen obönhörligt till fatalt slöseri med allmänhetens medel i senare skeden. |
Denna artikel är inte avsedd att vara någon uttömmande skildring av alla svårigheter och okända faktorer som möte 2 en vid bullerforskning. Den är endast en lätt informerande orientering om vad som, främst i tekniskt hänseende, gömmer sig bakom flygbullerbekämpningens fundamentala problem. Sedd som helhet motsvarar 1970-års civila flygverksamhet inklusive fraktflyget — men Sovjet oräknat — det karikerade konststycket att luftledes, på flere kilometers höjd, förflytta i runt tal 50 miljoner ton last tusentals kilometer med en fart av omkring 1000 km i timmen. Att den uppgiften, med våra nuvarande teknologiska färdigheter, inte kan lösas ljudlöst är begripligt. Men detta är ett reellt existerande krav skapat av vårt moderna välstånd och det värsta är att flygtransporterna fortfarande bara ökar i ett aldrig tidigare upplevat accelererat tempo.
Forum 16/70
Bulleranalys
På 1930-talet började man ute i stora världen framhålla de olägenheter trafikflyget förde med sig i form av störande oljud i flygfältens närmaste omgivningar. Flygets antagonister pekade argsint på flere hundra hästkrafters kolvmotorer med mer eller mindre öppna avlopp och. krävde nu på flygmotorerna samma slags effektiva ljuddämpare som den lavinartat växande biltrafiken tvingat fram för att eliminera oljudet på gator och landsvägar.
Indignationen var berättigad men det föreslagna botemedlet var mera dikterat av lekmannamässig jordbunden motorkunskap än av aerodynamiska studier.
Visst är det sant att flygkolvmotorernas avgasljuddämpning var — och fortfarande är — skäligen anspråkslös på grund av sådana essentiella belastningsfaktorer som extra vikt, ökat luftmotstånd och effektminskning per motorvikt. Men numera vet man att själva motorljudet — förbränningsbuller och avgasknatter — ingalunda är det värsta inslaget i propellerplanens flygbuller.
Det finns väl knappast någon mera infernalisk oljudskälla ute i fria naturen än ett tungt hydroplan som håller på att pressa sig upp i vattenplanande läge. Men det dominerande ljudet kommer faktiskt från propellerns sk slipström plus kompressionssmällar kring propellerbladens spetsar, som vid fullvarv närmar sig gränsen för överljudshastighet.
Ju långsammare propellern roterar desto mildare blir det totala resulterande oljudet som dessutom, när planet väl har lättat och fått upp fart, dämpas av snabbt ökande avstånd och den modererande tonsänkning som åstadkoms av dopplereffekten. Det är därför som det, i startögonblicket, hårt pressade hydroplanet låter så genomträngande.infernaliskt. Att utrusta ett hydroplans motorer med ljuddämpare vore således inte någon lyckad lösning. Den ökade motorvikten och minskade effekten skulle tvärtom bara förlänga pinan.
Decibel
I dag rör sig diskussionen främst om jetmotorernas vrålaktiga dån samt den skrämmande tanken på de kommande supersoniska transportplanens »ljudbangar». Det som i bullersammanhang irriterar lekmannen nästan lika mycket som bullerbegreppets besvärande komplicerade natur och diffusa verkningar på människan, är att bullernivåns tekniska måttenhet är totalt obegriplig för dem som inte är invigda i facket.
Vi kan inte här gå in på en detaljerad beskrivning av måttenhetens förbryllande logaritmiska natur, som faktiskt i viss mån trollar bort sinnet för styrkeproportionerna mellan trädkronornas behagliga sus, förnimbart ljud, buller och olidligt oljud.
Smärre förklaringar är däremot på sin plats, För det första har vårt öra den eminenta förmågan att kunna reagera för tryckvariationer inom ett så vidsträckt område som från den svagaste viskning på 0,0002 dyn/cm? ända upp till örats smärttröskel vid 200 dyn/cm?, (1 dyn = den kraft som åt massan 1 gram på 1 sekund ger hastighetsökningen 1 m/s.)
Därtill kommer att en bullernivåmätning avsedd att »beskriva» ett oljuds karaktär måste ske över människoörats hela hörbarhetsområde, från några tiotal upp till cirka 15 000 hertz. Väl att märka med beaktande av örats känslighetskurva som ligger högst mellan 800 och 5 000 Hz, med en utpräglad känslighetstopp i närheten av 1000 Hz. Både frekvens- och tryckskalorna är så vidsträckta att de för att bli överskådliga helt enkelt måste återges i logaritmisk gradering. Den måttenhet som det för närvarande bollas med i presskommentarer, samt i politikers och bullerprotesterandes uttalanden, kallas Perceived Noise decibel — PNdB — som på svenska närmast kan tolkas som måttenhet för ljudnivån »såsom man uppfattar den». Den logaritmiska naturen hos skalan innebär att fol med normal hörsel uppfattar en sänkning eller höjning av bulForts. på sid. 35
Forum 16/70
ACCELERATIO 1) Supersonisk acceleration förorsakar vid marken en fokusering och kumulativ effekt av tidigare och efterföljande chockvågor genom att den ökade farten gör »Mach-konen» allt spetsigare. (Spectrum nr 73)
Single-stage » HP turbin gompressor | fe Ant IP turbine.
- Rolls Royces avancerade RB 211 har en 50 9/2 lägre ljudnivå än den från Comet och Caravelle-planen välkända RR Avon Turbojet av år 1960, med bara en fjärdedel av RB 211:s dragkraft. Den låga bullernivån har erhållits efter åratal av minutiös bullerforskning. Särskilt den mest till vänster synliga ettstegs dubbelströmsfläkten är rik på förnäma teknologiska idéer. Skovelbladen är gjorda av det toppmoderna konstruktionsmaterialet »Hyfil» av kolfiberarmerad specialplast. (Spectrum nr 65 3) En typisk chockvågs- eller Mach-kon tecknad i tredimensionellt distorsionsperspektiv. (Spectrum nr 73 23