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1 航空機騒音について ( その 3) はじめに 株式会社アクト音響振動調査事務所 松下泰衛 阿部千鶴子 航空機騒音の無人常時監視において 飛行直下で観測する場合は航空機騒音が卓越することから音源識別の上で問題は少ないが 航路から離れた場所で無人常時監視を行う場合 自動車騒音等その他の騒音と区別して 航空機騒音をきちんと識別することはなかなか困難である これはレベル記録紙に記録された変動波形を見ても 航空機騒音のゆらぎから必ずしもきれいな波形とならない場合が多いからである 航空機騒音のゆらぎについて 気象条件等の騒音伝搬上のゆらぎも考えられるが 同時に指向性 PWL 等の音源側のゆらぎも考えられる 一般に 航空機騒音の主な騒音発生源として 以下に示すものがあるとされている 1)2) (1) ジェット気流騒音エンジン推力の排気ジェットにより発生し 中低域の広帯域成分を含んでいる 航空機の斜め後方に強い指向性を持つことから観測地点通過後 顕著になる (2) ファン騒音ファンの回転数で決まり高域に大きな成分を持つ騒音である 航空機の前後方向ともに強い指向性を持っており 着陸時には影響が大きく ジェット気流騒音より発生騒音レベルが大きいとされている なお ファンの回転数はエンジン推力とほぼ直線的に比例する関係となっている 小社は大阪国際空港の着陸進入経路直下付近にあり 航空機騒音をよく耳にしているが ごく稀に ヒューン とか クォーン といったエンジンが鳴くような特異音を聞くことがあり このような特異音は聴感上大きなゆらぎ音として感じられる場合も少なくない 我々は 航空機騒音の音源側のゆらぎについて この特異音に着目してみることとした 着陸態勢にある航空機は 脚出し フラップ下げ等の着陸装置をセットし 安全な最終着陸態勢を整えるまでの間 段階的な推力の調整を頻繁に行っているものと思われ 我々はこのような特異音がその推力変化時に発生しやすいのではないかと考えた すなわちジェットエンジンの推力を足したり絞ったりすると 圧縮機やタービンのファンの回転数やジェットの噴出量が変化する その結果 ジェットエンジン周辺の気流の大きな変化に伴う圧力変動が生じるため 瞬間的に特異音が発生すると考えるものである そこで今回 このような特異音の周波数特性に着目した調査を行ってみることとした 以下 その結果について報告する 1. 測定方法及び分析方法 調査地点は AIP( 航空路誌 ) より 大阪空港に着陸する航空機が徐々に着陸態勢に移行し 各着陸装置の操作に伴う推力の調整を行うと推察しうる地点として 大阪空港の滑走路端から約 20km 地点 飛行高度約 3,000ft( ) を選定した また参考点として測定点から滑走路寄りに約 1.5km 離れた地点 ( ) でも同時に観測を行い 観測地点間の比較を行った 着陸段階に移行した航空機は秒速約 90m~100m で航行しているため 地点間距離 1.5km は 航空機速度で秒換算すると約 10~15 秒程度 音速では約 4~5 秒程度離れた地点となる なお両地点とも着陸進入経路直下である 大阪空港約 20km 約 3000ft 約 1.5km 図 1 測定位置の概要 - 1 -

2 測定は 普通騒音計の出力 (A 特性 ) を DAT に録音して持ち帰り 自社開発した 1/3 Oct.Band の IIR 型テ シ タルフィルターと FFT 分析機能を持ち合わせた周波数分析システムを用いて 1/3 Oct.Band 分析及び FFT 分析を行った 測定時は晴れで 測定は 13:00~19:00 の 6 時間行ったものである 2. 調査結果 観測されたピーク航空機騒音レ ベルの結果は表 1 に示す通りで 表 1 ピーク航空機騒音レベル観測結果 ある においては51 機 地 S/N 10 全体点 Bにおいては39 機のピーク航空項目航空機以外の影響なし 機騒音を観測し このうちピーク航空機騒音発生時のS/N 比が10dB 以上あり 航空機以外の音源の影響を受けなかったデータは 各々 29データ 17データであった このうち 航空機騒音を認識している間に瞬間的に騒音レベルが大きくなる特異音が観測された機 DATA 数ハ ワー平均算術平均最大値最小値標準偏差 数は 各地点でそれぞれ15 機 6 機であり このうち特異音がピーク航空機騒音となったものは で 3 機であり では観測できなかった 航空機騒音のピーク値の全機種によるパワー平均値は で 66.1dB で 67.5dB となっており の方が約 1dB 大きくなっている 航空機が進入角 3 で降下していると すると 地点間の距離よりのほうが飛行高度が 80m 程度低くなっており 騒音レベルに 換算するとの方が 0.6dB 大きくなることとなる 図 2 に 航空機騒音の 1/3 Oct.Band 分析及び FFT 分析による周波数分析結果を示す 1) 一般的な航空機騒音 2) 特異音を発生させた航空機騒音 図 2 航空機騒音の変動波形及び周波数特性 ( ) - 2 -

3 一般的な航空機騒音のレベル変動は 1/3 Oct.Band 分析結果より 125Hz~2kHz の範囲の周波数成分が影響していることが分かる 航空機の接近時 (ComeNear) には 1.6kHz 付近の高域が卓越し 離遠時 (GoAway) には 250Hz 前後の周波数成分が卓越する 特異音が観測された航空機騒音の周波数分析結果の例でも 1/3 Oct.Band 分析結果より航空機騒音データは 同様に 125Hz~2.5kHz の範囲の周波数成分が影響しているが 特に特異音が発生した前後の周波数特性で大きな影響を示した周波数成分は DATA 1 では 315Hz~1.25kHz の中低域の範囲にあり DATA 2 では 250Hz 315Hz 1.6kHz の成分であった 特異音は観測されている継続時間が短いため FFT 分析結果では特異音が極大値となった時刻の箇所に一筋入って見えるだけであるが 周波数成分でみると中低域の成分が卓越する傾向にある 航空機の周波数特性は 接近時及び離遠時に各々異なった特定周波数のレベルが大きくなっており レベル変動に影響を及ぼしている これは騒音発生源別 ( ジェット気流騒音 ファン騒音 ) の指向性の特性が現れているものと思われる また 特異音が発生した際に卓越する周波数成分が中低域にあることから 特異音はジェット気流騒音に由来するものであり ジェット気流騒音の方がファン騒音に比べ推力操作による航空機騒音レベルに及ぶ影響が大きいのではないかと考えられる 今回の調査から以下に示す事項が推察された 3) 1) 特異音の継続時間は非常に短く S/N 比は 5~6dB 程度となることもある 2) 特異音はジェット気流騒音に近い周波数成分であり 影響の強く現れる方向が航空機の後方にある 3. 単発暴露騒音レベル L AE の近似について エネルギーを基礎とした等価騒音レベル Leq は物理的な意味も明確で 聴覚に対する影響や人の反応との相関がよいとされており 騒音のうるささの評価はエネルギー加算評価が適当であるとされてきている 環境基準及び道路交通騒音の評価指標が L 50 から等価騒音レベル Leq に変更され 鉄道騒音についても 単発暴露騒音レベル L AE を求め Leq で評価する方法が採用されている 今後 航空機騒音の評価方法においてもその評価指標が WECPNL から等価騒音レベル Leq に統一されていくことが必要となってくると思われる 既に 航空機騒音に係る環境基準 の対象外とされている小規模飛行場に対する評価指針 小規模飛行場環境保全暫定指針 における指針値 Lden では 評価値の算出過程で単発暴露騒音レベル L AE を 1 機毎に求めることとなっている 騒音予測を行う場合に L AE の定義式を用いることは手間がかかるため 近似式を用いて算定する方法をこれまで発表してきたが 航空機騒音のレベル変動波形の三角形近似による計算値と実測値との誤差について 今回の航空機騒音データから考察を行った 近似式は図 3 に示すとおりである 騒音レベル(dB) t 0 t 1 10dB 時刻 t L AE はエネルギー積分した騒音レベルであるため 航空機騒音のレベル変動を 1 秒間隔で積分したものは 三角形の面積を求めることと等価であると考えることができる そこで ピーク航空機騒音レベルと L AE との関係が次式で近似できることとなる L AE Δt 2 1 t1 PA ( t) = 10 log10 dt 0 2 T t 0 P0 dbmax + 10log ( Δt) 3 dbmax: ピーク航空機騒音レベル (db) Δt : 継続時間 ( 秒 ) ヒ ーク航空機騒音レヘ ルより 10dB 低いレベルを超えている時間 図 3 単発暴露騒音レベル L AE の近似方法

4 表 2 に実測データより求めた L AE 及び近似式より算出した L AE の集計結果を示す これより ともに実測値と近似値のパワー平均値の差異は ±1dB 以内となっており 近似式の整合性はよい結果となっているが の標準偏差が の標準偏差と比べて大きくなっている この一因として においては特異音を発生したデータが多く含まれていることが考えられる なお 特異音には以下のケースが見られている 1) 特異音がピーク航空機騒音レベルとなっている レベル変動波形の立ち上がりがかなり急であり 特異音を発生しなかった場合に推定されるピーク航空機騒音レベルと比較して 5dB 以上大きくなっているもの レベル変動波形の立ち上がりがかなり急であるが 特異音を発生しなかった場合に推定されるピーク航空機騒音レベルとの差があまり見られないもの レベル変動波形の立ち上がりが小さいもの 2) 特異音がピーク航空機騒音レベルとなっていない L AE 航空機騒音レベルに寄与している L AE 航空機騒音レベルに殆ど寄与していない 特異音は 継続時間が短く レベル変動波形の立ち上がりが急であるため 今回の調査結果では上記 1) のようなタイミングで発生すると 単発暴露騒音レベル L AE は特異音が発生しなかった場合に比べて小さくなった これを近似値でみると実測値よりも大きくなる傾向がみられ 概ね安全側の値となっている 一方 上記 2) のようなタイミングで発生すると 観測データが少ないものの近似値の方が小さくなる傾向がみられる場合もあった 以上のことから 将来予測等を目的とし 航空機の単発暴露騒音レベルを整理する場合には 簡易な算定手法として近似値を用いるほうが概ね安全側であり 問題は少ないと考えられるが 特異音が発生する場合には実測値と近似値の誤差のばらつきが大きくなる恐れもあるので注意をする必要があると考えられる また 特異音の 騒音レベルは大きいが継続時間が非常に短い という特性を考えると 現行で行われている航空機騒音の無人監視手法でよくみられるような 設定レベルを設定した一定時間以上超える発生騒音を暫定的に航空機騒音と判定する という識別方法では 航空機騒音の観測値から漏れる恐れもある 今回は着陸時における航空機騒音に着目して調査を行ったので 離陸時に同様な特異音が発生する恐れのある地域が存在するのかどうかは言明できないが 航空機騒音の無人常時監視を行う場合には 周波数特性も監視するようなシステムの導入が特異音も含めた監視に有効ではないかと考えられる 4. まとめ 今回 推力を調整することにより瞬間的に騒音レベルが大きくなること 場合によっては今回調査を行ったこのような特異音がピーク航空機騒音となっていることを確認した また 航空機騒音の単発暴露騒音レベル L AE は 三角形近似による近似値を評価に用いる方が概ね安全側であるが 特異音が発生している場合には誤差が大きくなる場合があることを示した 航空機騒音に係る環境基準は 長期間にわたっての平均騒音レベルである WECPNL を採用しているが 受音者には特にうるさかったときの印象が残りやすい 受音者の航空機騒音に対する被害感覚はこのような印象を受けたときに生じ易く ピーク航空機騒音にも反応して苦情が発生していることもあると思われるため 特異音の影響も大きいものと考えられる このような事象の発生頻度等については今後の課題として継続的に着目しておきたい < 参考文献 > 1) 中村良也 : 航空機騒音の発生源と低減対策 - 固定翼航空機 -, 騒音制御,Vol.19,No.3, ) 山田一郎 : 航空機騒音の特性について, 騒音制御,Vol.19,No.3, ) 阿部千鶴子, 松下泰衛, 山本和寛 : 航空機騒音の着陸進入時における周波数特性について, ( 社 ) 日本騒音制御工学会研究発表会講演論文集,

5 表 2 航空機騒音の単発暴露騒音レベル L AE (1) 実測値全体 (2) 特異音が発生していない航空機騒音のみ 観測地点 観測地点 DATA 数 DATA 数 L AE ハ ワー平均 LAE ハ ワー平均 実測値 算術平均 実測値 算術平均 最大値 最大値 最小値 最小値 標準偏差 標準偏差 L AE ハ ワー平均 LAE ハ ワー平均 近似値 算術平均 近似値 算術平均 最大値 最大値 最小値 最小値 標準偏差 標準偏差 誤差 平均 誤差 平均 ( 近似値 最大値 ( 近似値 最大値 実測値 ) 最小値 実測値 ) 最小値 標準偏差 標準偏差 (3) 航空機騒音 ( ) の詳細分類 特異音を発生させた航空機特異音を特異音 = ヒ ーク値特異音 <> ヒ ーク値発生しない全体航空機全体 Case 1 Case 2 Case 3 全体 Case 4 Case 5 DATA 数 L AE ハ ワー平均 実測値 算術平均 最大値 最小値 標準偏差 L AE ハ ワー平均 近似値 算術平均 最大値 最小値 標準偏差 平均 誤差最大値 ( 近似値最小値 実測値 ) 標準偏差 Case 1: レベル変動波形の立ち上がりが大かつ本来 Peak になると思われる値より 5dB 程度以上はあるもの Case 2: レベル変動波形の立ち上がりが大であるが本来 Peak になると思われる値との差があまり見られないもの Case 3: レベル変動波形の立ち上がりが小 Case 4: 特異音発生 L AE に多少なりとも影響していると思われるもの Case 5: 特異音発生 L AE には影響していないと思われるもの - 5 -

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