МУК 4.3.3722 о контроле шума авиатранспорта

Методические указания МУК 4.3.3722-21 различают две задачи измерения авиационного шума:

- рассмотрение жалоб населения;

- обоснование возможности размещения объектов капитального строительства (далее - ОКС) до утверждения седьмой подзоны приаэродромной территории в соответствии с установленным порядком.

Раздел IX этих методических указаний полностью посвящен особенностям измерения авиационного шума: принципам выбора контрольных точек, продолжительности измерений, обработки измерений, определения необходемого количества пролетов воздушных судов и т.д. 

МУК 4.3.3722-21. Прямое измерение эквивалентных уровней авиационного шума

В п.9.5.1 МУК 4.3.3722 сказано:

В связи с меняющейся интенсивностью полетов в течение суток (дневного и ночного времени), дней недели, месяцев года наиболее объективными и достоверными для оценки являются эквивалентные уровни звука, полученные прямыми измерениями акустических событий (пролетов ВС) за вышеуказанные периоды (например, день/ночь, месяц, год) системами мониторинга авиационного шума. 

Что на практике означают слова "прямые измерения акустических событий"?

Мы можем предложить два варианта технического решения:

1) система мониторинга шума каким-то образом "узнаёт" о приближении акустического события, запускает измерения Leq при его наступлении и заканчивает при завершении события (пролета воздушного судна). Этот вариант технически сложно реализовать в большинстве случаев, так как он предполагает сложный анализ информации о воздушном движении в заданном районе и прогнозирование воздушных событий в реальном времени. Тем не менее, его не стоит сбрасывать со счетов.

2) система  записывает акустические сигналы или хронограммы усредненных уровней звука с маленьким временем усреднения (например, 1-секундные СКЗ или уровни с временной коррекцией S), а затем с помощью постобработки рассчитывает эквивалентные уровни для интервалов времени, которые соответствуют авиационным событиям. Эти интервалы времени могут быть взяты  из сведений о воздушном движении либо получены с помощью алгоритмов нахождения типовых форм изменения уровней звука (например, периодов возрастания и убывания уровня звука с определенными параметрами).

МУК 4.3.3722. Определение эквивалентных уровней авиационного шума через измерение максимальных уровней

В МУК 4.3.3722 мы сталкиваемся с модифицированным приближенным методом расчета эквивалентного уровня по измерениям максимальных уровней. В основе этого метода лежит формула ГОСТ 22283-2014:

L_{A,eq}=10\lg\left(\frac{1}{T}\sum_{j=1}^{N}t_{ef,j}10^{0,1\times L_{A,max,j}}\right) (1)

Здесь tef,j - так называемое "эффективное время воздействия шума" при j-м акустическом событии, LA,max,j - максимальный уровень звука для j-го события, N - количество событий на регламентируемом интервале времени (16ч днем и 8 ч ночью), а T - продолжительность регламентируемого интервала в секундах.

Этот подход привлекателен тем, что в натурных условиях с повышенным фоном измерения максимальных уровней звука проводить значительно проще, чем эквивалентных.  

ГОСТ 22283-2014 предлагает два способа нахождения величин tef,j: по таблице (метод 1 ГОСТ 22283) либо по формулам t_{ef,j}=t_{j}/2 (при пролете воздушного судна), t_{ef,j}=t_{j} (при прогреве двигателя), где ti -   время звучания "верхних 10 дБ", т.е. продолжительность превышения уровня звука, равного максимальному минус 10 дБ.

Очевидно, что необходимость определять "продолжительность звучания верхних 10 дБ" в ситуации сильных помех создаёт те же самые проблемы, что и при прямом измерении эквивалентного уровня звука .

Отметим также, что ГОСТ 22283-2014 ничего не говорит о показателях точности измерения эквивалентных уровней с помощью описанных приближенных методов. 

В МУК 4.3.3722 используется чуть измененный подход. Предлагается оригинальная идея: не только измерять максимальные уровни авиационных событий, как в ГОСТ 22283, но и усреднять их, а также рассчитывать среднее эффективное время воздействия. Расчетная формула МУК 4.3.3722 довольно нелепа:

L_{A,eq}=10\lg\left(\frac{1}{T}\sum_{j=1}^{N}\overline{t}_{ef}10^{0,1\times (\overline{L}_{A,max}+U(95%)}\right) (2)

Нелепость здесь состоит в том, что под знаком суммы стоит выражение, не зависящее от индекса суммирования, то есть всё это выражение можно просто умножить на N:

L_{A,eq}=10\lg\left(\frac{N}{T}\overline{t}_{ef}10^{0,1\times (\overline{L}_{A,max}+U(95%)}\right) (2*)

Отметим также, что во избежание путаницы правильнее было бы называть рассчитываемую таким образом величину не эквивалентным уровнем звука, а верхней границей интервала неопределенности для эквивалентного уровня.

Разберем теперь подробнее вариант расчета эквивалентного уровня звука через измерения максимальных уровней звука, как это предложено в МУК 4.3.3722.

Проводится несколько измерений максимальных уровней звука LA,max,j для N авиационных событий и рассчитывается средний максимальный уровень звука:

\overline{L}_{A,max}=10\lg\left(\frac{1}{N}\sum_{j=1}^{N}10^{0,1\times L_{A,max,j}}\right) (3)

Для каждого авиационного события определяется эффективное время воздействия t_{ef,j}=t_{j}/2 (при пролете воздушного судна), t_{ef,j}=t_{j} (при прогреве двигателя), где tj - то самое "время звучания верхних 10 дБ", что и в ГОСТ 22283-2014 (см. выше).

Рассчитывается среднее эффективное время воздействия \overline{t}_{ef}=\frac{1}{N}\sum_{j=1}^{N}t_{ef,j}.

Рассчитывается расширенная неопределенность среднего максимального уровня звука для уровня доверия 95% (Приложение 1 МУК 4.3.3722).

Затем с помощью формулы (2) или, что то же самое, (2*) рассчитывают эквивалентный уровень звука. 

Преимущество этого способа состоит в том, что он позволяет по нескольким замерам определить усредненные показатели (средний максимальный уровень и среднее эффективное время воздействия), а затем рассчитать эквивалентный уровень для произвольного количества авиационных событий (например, на максимальную прогнозируемую эффективность полётов) в предположении, что эти усредненные показатели будут стабильными.

Вопросы, остающиеся недоработанными:

  • методика определения "времени звучания верхних 10 дБ"
  • неопределенность измерения среднего эффективного времени воздействия и её учёт при оценке неопределенности измерения эквивалентного уровня звука