NN 117/2018 (24.12.2018.), Pravilnik o izmjenama i dopunama Pravilnika o načinu izrade i sadržaju karata buke i akcijskih planova te o načinu izračuna dopuštenih indikatora buke

Ministarstvo zdravstva

2330

Na temelju članka 7. stavka 9. Zakona o zaštiti od buke (»Narodne novine«, br. 30/09, 55/13, 153/13 i 41/16) ministar zdravstva u suradnji s ministrima nadležnima za zaštitu okoliša, graditeljstvo i promet donosi

PRAVILNIK

O IZMJENAMA I DOPUNAMA PRAVILNIKA O NAČINU IZRADE I SADRŽAJU KARATA BUKE I AKCIJSKIH PLANOVA TE O NAČINU IZRAČUNA DOPUŠTENIH INDIKATORA BUKE

Članak 1.

U članku 1.a Pravilnika o načinu izrade i sadržaju karata buke i akcijskih planova te o načinu izračuna dopuštenih indikatora buke (»Narodne novine«, br. 75/09 i 60/16), briše se točka, stavlja zarez i dodaju se riječi koje glase:

»Direktiva Komisije (EU) 2015/996 оd 19. svibnja 2015. o uspostavi zajedničkih metoda ocjene buke u skladu s Direktivom 2002/49/EZ Europskog parlamenta i Vijeća (SL 168/1, 1. 7. 2015.) i Ispravak Direktive Komisije (EU) 2015/996 od 19. svibnja 2015. o uspostavi zajedničkih metoda ocjene buke u skladu s Direktivom 2002/49/EZ Europskog parlamenta i Vijeća (Službeni list Europske unije L 168 od 1. srpnja 2015.) (SL 5, 10. 1. 2018.).«

Članak 2.

Članak 6. mijenja se i glasi:

»Računalne metode proračuna i ocjene buke okoliša jesu metode koje su navedene u Prilogu II. koji je u Dodatku ovoga Pravilnika i čini njegov sastavni dio.«

Članak 3.

U članku 7. riječ: »industrije« zamjenjuje se riječima: »industrijskih pogona i postrojenja«.

Članak 4.

U članku 9. stavku 1. riječ: »industriju« zamjenjuje se riječima: »industrijskih pogona i postrojenja«.

Članak 5.

U članku 11. stavak 2. mijenja se i glasi:

»Računalni program iz stavka 1. ovoga članka mora omogućavati proračun razina buke pomoću računalnih metoda navedenih u Prilogu II. koji je u Dodatku ovoga Pravilnika i čini njegov sastavni dio i mora biti izrađen u skladu sa zahtjevima norme DIN 45687 »Akustika – Programska podrška za izračun širenja zvuka na otvorenom – Zahtjevi kvalitete i uvjeti ispitivanja« i/ili norme ISO 17534 »Akustika – Programska podrška za izračun širenja zvuka na otvorenom.«

Članak 6.

U članku 12. stavku 3. iza riječi: »grafički prikazi indikatora buke«, briše se zarez i dodaju se nove riječi: »L_night odnosno L_den,«.

Članak 7.

Članak 13. stavak 2. mijenja se i glasi:

»Strateške karte buke prikazuju se javnosti na jedan ili više sljedećih načina u elektroničkom i/ili tiskanom obliku:

– grafički prikaz u obliku mrežnih GIS preglednika

– brojčani podaci u tablicama

– brojčani podaci u elektroničkom obliku.«

Članak 8.

Članak 14. mijenja se i glasi:

»U slučaju nepostojanja realnog podatka potrebnog za izradu strateške karte buke ili akcijskog plana, kao izvor zamjenskih podataka rabi se posljednje izdanje dokumenta Europske komisije »Radna skupina za ocjenu izloženosti buci – Polazne osnove – Vodič kroz dobru stručnu praksu izrade strateških karata buke i s njima povezanih podataka o izloženosti buci« (eng. »European Commission Working Group Assessment of Exposure to Noise (WG-AEN) – Position Paper – Good Practice Guide for Strategic Noise Mapping and the Production of Associated Data on Noise Exposure«), dostupno na: https://www.lfu.bayern.de/laerm/eg_umgebungslaermrichtlinie/doc/good_practice_guide_2007.pdf.

Za primjenu Priloga II. ovoga Pravilnika potrebno je koristiti posljednje izdanje dokumenta Europske komisije »Zajedničke metode ocjene buke u Europi (CNOSSOS-EU)« (eng. »Common Noise Assessment Methods in Europe (CNOSSOS-EU)«, dostupno na: https://ec.europa.eu/jrc/en/publication/reference-reports/common-noise-assessment-methods-europe-cnossos-eu, kao i buduće dokumente Europske komisije o primjeni metode CNOSSOS-EU.

Za korištenje dokumenata iz stavaka 1. i 2. ovoga članka naručitelj izrade strateške karte buke ili akcijskog plana mora biti upoznat i suglasan s uvjetima uporabe zamjenskih podataka.

Korištenje dokumenata iz stavaka 1. i 2. ovoga članka mora biti evidentirano te se detaljne informacije o njihovom korištenju moraju dostaviti ministarstvu u okviru završnih elaborata strateške karte buke i/ili akcijskog plana upravljanja bukom.«

Članak 9.

Članak 16. mijenja se i glasi:

»Strateška karta buka naseljenih područja mora obuhvatiti buku koju emitira:

– cestovni promet

– željeznički promet

– zračne luke

– industrijska područja, uključujući pomorski i riječni promet i luke.«

Članak 10.

Članak 17. mijenja se i glasi:

»Za potrebe izrade strateške karte buke cestovnog prometa naseljenih područja obuhvaćaju se najmanje sve ceste s više od 3.000.000 prolaza vozila godišnje, a koje uključuju javne (autoceste, državne, županijske i lokalne ceste) i nerazvrstane ceste.

Za izradu strateške karte buke cestovnog prometa naseljenih područja upotrebljavaju se službeni podaci pravnih osoba koje upravljaju javnim cestama.

Za potrebe izrade strateške karte buke željezničkog prometa upotrebljavaju se službeni podaci Hrvatskih željeznica.

Ako ne postoje službeni podaci o cestovnom prometu i/ili željezničkom prometu, upotrebljavaju se zamjenski podaci iz članka 14. ovoga Pravilnika.«

Članak 11.

Članak 18. mijenja se i glasi:

»Za potrebe izrade strateške karte buke zračnog prometa unutar naseljenih područja upotrebljavaju se službeni podaci trgovačkih društava koji upravljaju zračnom lukom s više od 50.000 operacija (uzlijetanja ili slijetanja) godišnje.

Strateška karta buke naseljenih područja sadrži najmanje karte buke industrijskih pogona i postrojenja za koje se prema posebnim propisima iz područja zaštite okoliša pribavlja rješenje o objedinjenim uvjetima zaštite okoliša i okolišnim dozvolama, odnosno rješenje o prihvatljivosti zahvata za okoliš.«

Članak 12.

U članku 21. stavku 1. točka 2. mijenja se i glasi:

»2. opis prethodno provedenih programa zaštite od buke i mjera koje su u tijeku,«.

Točka 3. mijenja se i glasi:

»3. računalne metode korištene za izradu strateške karte buke,«

Stavak 3. mijenja se i glasi:

»Za podatke iz stavka 2. ovoga članka potrebno je navesti kolikom ukupnom broju ljudi pridonosi buka glavnih cesta, glavnih željezničkih pruga i glavnih zračnih luka.«

Stavak 6. mijenja se i glasi:

»Grafički dio strateške karte buke naseljenoga područja sadrži najmanje grafički prikaz razreda indikatora buke L_den 55 – 59, 60 – 64, 65 – 69, 70 – 74, > 75 dB(A).«

Stavak 7. mijenja se i glasi:

»Grafički dio strateške karte buke naseljenoga područja sadrži najmanje grafički prikaz razreda indikatora buke L_night 50 – 54, 55 – 59, 60 – 64, 65 – 69, > 70 dB(A).«

Članak 13.

U članku 22. stavku 1. točka 3. mijenja se i glasi:

»3. opis prethodno provedenih programa zaštite od buke i mjera koje su u tijeku,«.

Točka 4. mijenja se i glasi:

»4. računalnu metodu korištenu za izradu strateške karte buke s opisom postavki proračuna za svaki promatrani izvor buke,«

U točki 7. iza brojke: »> 75,« riječi: »na najizloženijoj fasadi,« zamjenjuju se riječima:

»u skladu s metodom iz Priloga II. ovoga Pravilnika,«

U točki 8. iza brojke: »> 70,« riječi: »na najizloženijoj fasadi,« zamjenjuju se riječima:

»u skladu s metodom iz Priloga II. ovoga Pravilnika,«.

U točki 10. iza riječi: »s ucrtanim položajem« dodaje se nova riječ: »granica«.

Stavak 5. mijenja se i glasi:

»Grafički dio strateške karte buke glavnih cesta, glavnih željezničkih pruga i glavnih zračnih luka sadrži najmanje grafički prikaz krivulja jednakih razina razreda indikatora buke L_den 55 – 59, 60 – 64, 65 – 69, 70 – 74, > 75 dB(A).«

Iza stavka 5. dodaje se novi stavak 6. koji glasi:

»Grafički dio strateške karte buke glavnih cesta, glavnih željezničkih pruga i glavnih zračnih luka sadrži najmanje grafički prikaz krivulja jednakih razina razreda indikatora buke L_night 50 – 54, 55 – 59, 60 – 64, 65 – 69, > 70 dB(A).«

Članak 14.

U članku 28. iza stavka 1. dodaje se novi stavak 2. koji glasi:

»Obveznici izrade strateških karata buke i akcijskih planova dostavljaju ministarstvu rezultate proračuna strateške karte buke za indikatore L_den i L_night u izvornom ASCII rasterskom formatu u obliku jedinstvenog georeferenciranog sloja za svaki indikator buke.«

Članak 15.

Prilog II. Pravilnika o načinu izrade i sadržaju karata buke i akcijskih planova te o načinu izračuna dopuštenih indikatora buke (»Narodne novine«, br. 75/09 i 60/16) zamjenjuje se novim Prilogom II. koji se nalazi u Dodatku ovoga Pravilnika i čini njegov sastavni dio.

PRIJELAZNE I ZAVRŠNE ODREDBE

Članak 16.

Strateške karte buke izrađene i dostavljene ministarstvu do 30. prosinca 2018. godine izrađuju se prema Prilogu II. Pravilnika o načinu izrade i sadržaju karata buke i akcijskih planova te o načinu izračuna dopuštenih indikatora buke (»Narodne novine«, br. 75/09 i 60/16).

Strateške karte buke koje nisu izrađene i dostavljene ministarstvu do 30. prosinca 2018. godine izrađuju se prema Prilogu II. ovoga Pravilnika.

Obveznici izrade strateške karte buke i akcijskog plana, uz podatke navedene u člancima 21., 22. i 31. ovoga Pravilnika, obvezni su dostaviti i izjavu ovlaštene pravne osobe koja je izradila stratešku kartu buke odnosno akcijski plan, kojom se potvrđuje usklađenost izrade strateške karte buke i akcijskog plana s propisima iz članka 1.a ovoga Pravilnika.

Članak 17.

Ovaj Pravilnik objavljuje se u »Narodnim novinama«, a stupa na snagu 31. prosinca 2018. godine.

Klasa: 011-02/18-02/195

Urbroj: 534-02-1-1/5-18-14

Zagreb, 12. prosinca 2018.

Ministar
prof. dr. sc. Milan Kujundžić, dr. med., v. r.

PRILOG II.

METODE OCJENE ZA INDIKATORE BUKE

1. Uvod

Vrijednosti L_den i L_night utvrđuju se na položajima za ocjenjivanje izračunom u skladu s metodom utvrđenom u 2. poglavlju i podacima opisanima u 3. poglavlju. Mjerenja se mogu obaviti u skladu s poglavljem 4.

2. Zajedničke metode ocjene buke

2.1. Opće odredbe – Buka cestovnog prometa, buka pružnog prometa i buka industrijskih pogona i postrojenja

2.1.1. Indikatori, frekvencijski raspon i definicije pojaseva

Izračuni buke definiraju se u frekvencijskom rasponu oktavnog pojasa od 63 Hz do 8 kHz. Rezultati frekvencijskih pojaseva daju se za odgovarajući frekvencijski interval.

Izračuni se rade u pojasevima širine jedne oktave (oktavni pojasevi) za buku cestovnog prometa, buku pružnog prometa i buku industrijskih pogona i postrojenja, osim za zvučnu snagu izvora buke pružnog prometa za koju se upotrebljavaju pojasevi širine 1/3 oktave (tercni pojasevi). Na temelju tih rezultata oktavnih pojaseva za buku cestovnog prometa, buku pružnog prometa i buku industrijskih pogona i postrojenja izračunava se A-vrednovana dugotrajna prosječna razina zvučnog tlaka za razdoblje dana, večeri i noći, kako je definirano u Prilogu I. i na što se upućuje u članku 2. ovoga Pravilnika, zbrajanjem u svim frekvencijama:

(2.1.1.)

pri čemu:

A_i označava A-vrednovanu korekciju u skladu s normom IEC 61672-1,

i = indeks frekvencijskog pojasa

i T je vremensko razdoblje koje odgovara danu, večeri ili noći.

Akustički parametri buke:

Drugi fizički parametri:

2.1.2. Kvalitativni okvir

Točnost ulaznih vrijednosti

Sve ulazne vrijednosti koje utječu na razinu emisije izvora određuju se barem s točnosti koja odgovara nesigurnosti od ±2dB(A) u razini emisije izvora (pri čemu se nijedan drugi parametar ne mijenja).

Upotreba unaprijed zadanih vrijednosti

Pri primjeni metode ulazni podaci moraju odražavati stvarno korištenje. Općenito se ne smije oslanjati na unaprijed zadane ulazne vrijednosti ili pretpostavke. Upotreba unaprijed zadanih vrijednosti i pretpostavki prihvatljiva je ako je prikupljanje stvarnih podataka povezano s nerazmjerno visokim troškovima.

Kvaliteta softvera koji se koristi za izračune

Softver koji se koristi za izračune mora biti dokazano sukladan s ovdje opisanim metodama, a to se dokazuje usporedbom rezultata s probnim slučajevima.

2.2. Buka cestovnog prometa

2.2.1. Opis izvora

Klasifikacija vozila

Izvor buke cestovnog prometa utvrđuje se spajanjem emisija buke svih pojedinih vozila od kojih je sastavljen protok prometa. Ta su vozila grupirana u pet odvojenih kategorija na temelju svojstava svojih emisija buke:

Kategorija 1: Laka vozila

Kategorija 2: Srednje teška vozila

Kategorija 3: Teška vozila

Kategorija 4: Motorna vozila na dva kotača

Kategorija 5: Otvorena kategorija

Kod motornih se vozila na dva kotača definiraju dvije potkategorije, za mopede i za snažnije motocikle, budući da među njima postoje znatne razlike u načinu vožnje i u brojnosti.

Prve se četiri kategorije moraju upotrebljavati, a peta je opcionalna. Predviđa se da se u budućnosti možda razviju nova vozila koja će se dovoljno razlikovati od postojećih u pogledu emisije buke da bi zahtijevala definiranje dodatne kategorije. Ta bi kategorija mogla obuhvatiti, na primjer, električna ili hibridna vozila ili bilo koje vozilo koje se u budućnosti razvije i bude suštinski različito od onih u kategorijama od 1 do 4.

Detalji o različitim razredima vozila nalaze se u tablici [2.2.a].

Tablica [2.2.a]: Razredi vozila

¹ Pravilnik o EU homologaciji i pojedinačnom odobravanju motornih vozila (Izdanje 00) (»Narodne novine«, broj 9/10)

² Sportska terenska vozila

³ Višenamjenska vozila

Broj i položaj ekvivalentnih izvora zvuka

U ovoj je metodi svako vozilo (kategorije 1, 2, 3, 4 i 5) prikazano jednim točkastim izvorom iz kojeg zvuk ravnomjerno zrači u poluprostoru od 2-π iznad tla. Prva se refleksija od površine ceste uzima implicitno. Taj je točkasti izvor smješten 0,05 m iznad površine ceste, što je prikazano na slici [2.2.a].

Slika [2.2.a]
Položaj ekvivalentnog točkastog izvora na lakim vozilima (kategorija 1), teškim vozilima (kategorije 2 i 3) i vozilima s dva kotača (kategorija 4)

Protok prometa prikazuje se linijskim izvorom. Pri modeliranju ceste s više traka idealno bi bilo prikazati svaku traku linijskim izvorom smještenim u središte svake trake. Međutim, prihvatljivo je i modeliranje jednog linijskog izvora u sredini dvosmjerne ceste ili jednog linijskog izvora po kolničkoj traci u vanjskoj prometnoj traci cesta s više traka.

Emisija zvučne snage

Opća razmatranja

Zvučna snaga izvora definira se kao »poluslobodno zvučno polje« pa tako zvučna snaga uključuje učinak refleksije od tla neposredno ispod modeliranog izvora ako ne postoje prepreke u neposrednom okruženju, uz iznimku za refleksiju od površine ceste koja nije neposredno ispod modeliranog izvora.

Protok prometa

Emisija buke protoka prometa predstavlja se linijskim izvorom koji je opisan usmjerenom zvučnom snagom po metru po frekvenciji. To odgovara zbroju emisija zvuka pojedinih vozila u protoku prometa, pri čemu se uzima u obzir vrijeme koje vozila provedu na razmatranoj dionici ceste. Uvođenje pojedinih vozila u protok zahtijeva primjenu modela protoka prometa.

Ako se pretpostavi stabilan protok prometa Q_m vozila kategorije m po satu uz prosječnu brzinu v_m (u km/h), usmjerena zvučna snaga po metru u frekvencijskom pojasu i linijskog izvora L_{W’, eq,line,i,m} definira se jednadžbom:

(2.2.1.)

pri čemu je L_W,i,m usmjerena zvučna snaga jednog vozila. L_W’,m izražava se u dB (referentna razina zvučnog intenziteta 10^-12 W/m). Te razine zvučne snage izračunavaju se za svaki oktavni pojas i od 63 Hz do 8 kHz.

Podaci o protoku prometa Q_m izražavaju se kao godišnji prosjek po satu, po vremenskom razdoblju (dan-večer-noć), po razredu vozila i po linijskom izvoru. Za sve se kategorije upotrebljavaju ulazni podaci o protoku prometa dobiveni iz brojanja prometa ili iz korištenih modela prometa.

Brzina v_m reprezentativna je brzina po kategoriji vozila; u većini je slučajeva to manja brzina od najveće zakonski dopuštene brzine za dionicu i najveće zakonski dopuštene brzine za kategoriju vozila. Ako nisu dostupni lokalno izmjereni podaci, upotrebljava se najveća zakonski dopuštena brzina za kategoriju vozila.

Pojedino vozilo

Pretpostavlja se da se u protoku prometa sva vozila kategorije m kreću istom brzinom, tj. v_m, prosječnom brzinom protoka vozila te kategorije.

Cestovno se vozilo modelira skupom matematičkih jednadžbi kojim se prikazuju dva glavna izvora buke:

1. buka kotrljanja uzrokovana interakcijom gume i ceste;

2. buka pogona koja nastaje u pogonskom sustavu (motor, ispuh itd.) vozila.

Aerodinamička buka sastavni je dio izvora buke kotrljanja.

Za laka, srednja i teška motorna vozila (kategorije 1, 2 i 3) ukupna zvučna snaga odgovara energetskom zbroju buke kotrljanja i buke pogona. Stoga se ukupna razina zvučne snage linijskih izvora m = 1, 2 ili 3 definira jednadžbom:

(2.2.2.)

pri čemu je L_WR,i,m razina zvučne snage buke kotrljanja, a L_WP,i,m razina zvučne snage buke pogona. To se odnosi na sve raspone brzine. Pri brzinama manjima od 20 km/h razina zvučne snage je ona koja se dobije formulom za v_m = 20 km/h.

Za vozila s dva kotača (kategorija 4) kao izvor se uzima samo buka pogona:

(2.2.3.)

To se odnosi na sve raspone brzine. Pri brzinama manjima od 20 km/h razina zvučne snage je ona koja se dobije formulom za v_m = 20 km.

2.2.2. Referentni uvjeti

Jednadžbe i koeficijenti izvora vrijede za referentne uvjete u nastavku:

• konstantna brzina vozila,

• vodoravna cesta,

• temperatura zraka τ_ref = 20 °C,

•     virtualna referentna površina ceste koja se sastoji od prosječnog gustog betonskog asfalta 0/11 i splitmastiks asfalta 0/11, stare od 2 do 7 godina i u reprezentativnom stanju održavanja,

• suha površine ceste,

• bez guma čavlerica.

2.2.3. Buka kotrljanja

Opća jednadžba

Razina zvučne snage buke kotrljanja u frekvencijskom pojasu i za vozilo razreda m = 1, 2 ili 3 definira se jednadžbom:

(2.2.4.)

Koeficijenti A_R,i,m i B_R,i,m zadani su po oktavnim pojasevima za svaku kategoriju vozila i za referentnu brzinu v_ref = 70 km/h. ΔL_WR,i,m jednak je zbroju korekcijskih koeficijenata koje treba primijeniti na emisiju buke kotrljanja za posebne uvjete ceste ili vozila koji se razlikuju od referentnih uvjeta:

(2.2.5.)

ΔL_WR,road,i,m je utjecaj na buku kotrljanja koji nastaje zbog površine ceste čija se akustička svojstva razlikuju od onih virtualne referentne površine definirane u poglavlju 2.2.2. Ovaj koeficijent obuhvaća utjecaj na širenje i stvaranje buke.

ΔL_{studded tyres,i,m} je korekcijski koeficijent za povećanu buku kotrljanja lakih vozila opremljenih gumama čavlericama.

ΔL_WR,acc,i,m je utjecaj na buku kotrljanja koji nastaje zbog raskrižja sa semaforom ili kružnog toka. U njemu je integriran učinak na buku zbog promjene brzine.

ΔL_W,temp je korekcijski član za prosječnu temperaturu τ koja se razlikuje od referentne temperature τ_ref = 20 °C.

Korekcija za gume čavlerice

U situacijama kad znatan broj lakih vozila u protoku prometa upotrebljava gume čavlerice nekoliko mjeseci svake godine potrebno je uzeti u obzir proizašli učinak na buku kotrljanja. Za svako vozilo kategorije m = 1 opremljeno gumama čavlericama povećanje emisije buke kotrljanja ovisno o brzini vrednuje se jednadžbom:

(2.2.6.)

pri čemu su koeficijenti a_i i b_i zadani za svaki oktavni pojas.

Povećanje emisije buke kotrljanja pripisuje se samo u skladu s udjelom lakih vozila s gumama čavlericama i u ograničenom razdoblju T_s (u mjesecima) tijekom godine. Ako je Q_stud,ratio prosječni omjer lakih vozila s gumama čavlericama u ukupnom broju po satu u razdoblju T_s (u mjesecima), tada se godišnji udio vozila s gumama čavlericama p_s izražava jednadžbom:

(2.2.7.)

Dobivena korekcija koju treba primijeniti na emisiju zvučne snage kotrljanja zbog upotrebe guma čavlerica na vozilima kategorije m = 1 u frekvencijskom pojasu i iznosi:

(2.2.8.)

Za vozila svih ostalih kategorija ne primjenjuje se nikakva korekcija:

(2.2.9.)

Utjecaj temperature zraka na korekciju buke kotrljanja

Temperatura zraka utječe na emisiju buke kotrljanja: razina zvučne snage kotrljanja smanjuje se s povećanjem temperature zraka. Taj se utjecaj uvodi u korekciju za površinu ceste. Korekcije za površinu ceste obično se vrednuju pri temperaturi zraka τ_ref = 20 °C. U slučaju druge prosječne godišnje temperature zraka u °C buku površine ceste korigira se s:

(2.2.10.)

Korekcijski je član pozitivan (tj. buka se povećava) za temperature niže od 20 °C i negativan (tj. buka se smanjuje) za više temperature. Koeficijent K ovisi o površini ceste i svojstvima guma te općenito pokazuje određenu ovisnost o frekvenciji. Opći koeficijent K_m=1 = 0,08 dB/°C za laka vozila (kategorija 1) i K_m=2 = K_m=3 = 0,04 dB/°C za teška vozila (kategorije 2 i 3) primjenjuje se za sve površine ceste. Korekcijski koeficijent primjenjuje se jednako na sve oktavne pojaseve od 63 do 8000 Hz.

2.2.4. Buka pogona

Opća jednadžba

Emisija buke pogona u sebi sadrži sve doprinose iz motora, ispuha, prijenosnog mehanizma, dovoda zraka itd. Razina zvučne snage buke pogona u frekvencijskom pojasu i za vozilo razreda m definira se jednadžbom:

(2.2.11.)

Koeficijenti A_P,i,m i B_P,i,m zadani su u oktavnim pojasevima za svaku kategoriju vozila i referentnu brzinu v_ref = 70 km/h.

ΔL_WP,i,m je zbroj korekcijskih koeficijenata koje treba primijeniti na emisiju buke pogona za posebne uvjete vožnje ili regionalne uvjete koji se razlikuju od referentnih uvjeta:

(2.2.12.)

ΔL_WP,road,i,m je utjecaj površine ceste na buku pogona zbog apsorpcije. Izračuni se obavljaju u skladu s poglavljem 2.2.6.

ΔL_WP,acc,i,m i ΔL_WP,grad,i,m su utjecaj nagiba ceste te ubrzavanja i usporavanja vozila na raskrižjima. Oni se izračunavaju u skladu s poglavljima 2.2.4. i 2.2.5.

Utjecaj nagiba ceste

Nagib ceste utječe na emisiju buke vozila na dva načina: prvo, on utječe na brzinu vozila i time na emisiju buke kotrljanja i pogona vozila; drugo, on utječe na opterećenje motora i na brzinu motora putem odabira stupnja prijenosa pa time na emisiju buke pogona vozila. U ovom se odjeljku, u kojem se pretpostavlja konstantna brzina, uzima u obzir samo utjecaj na buku pogona.

Utjecaj nagiba ceste na buku pogona uzima se u obzir korekcijskim članom ΔL_WP,grad,_m koji je funkcija nagiba s (u %), brzine vozila v_m (u km/h) i razreda vozila m. U slučaju dvosmjernog protoka prometa neophodno je podijeliti protok na dva sastavna dijela i korigirati pola za kretanje uzbrdo i pola za kretanje nizbrdo. Korekcijski član primjenjuje se jednako na sve oktavne pojaseve:

za m = 1:

(2.2.13.)

za m = 2:

(2.2.14.)

za m = 3:

(2.2.15.)

za m = 4:

(2.2.16.)

Korekcija ΔL_WP,grad,m implicitno uključuje utjecaj nagiba na brzinu.

2.2.5. Utjecaj ubrzavanja i usporavanja vozila

Prije i poslije raskrižja sa semaforima i kružnih tokova primjenjuje se korekcija zbog utjecaja ubrzavanja i usporavanja u skladu s opisom u nastavku.

Korekcijski članovi za buku kotrljanja, ΔL_WR,acc,m,k, i za buku pogona, ΔL_WP,acc,m,k, su linearne funkcije udaljenosti x (u metrima) točkastog izvora od najbližeg križanja vlastitog linijskog izvora s drugim linijskim izvorom. Oni se jednako primjenjuju na sve oktavne pojaseve:

(2.2.17.)

(2.2.18.)

Koeficijenti C_R,m,k i C_P,m,k ovise o vrsti raskrižja k (k = 1 za raskrižje sa semaforima; k = 2 za kružni tok) i zadaju se za svaku kategoriju vozila. Korekcija uključuje utjecaj promjene brzine pri približavanju ili udaljavanju od raskrižja ili kružnog toka.

Treba imati na umu da je na udaljenosti |x| ≥ 100 m, ΔL_WR,acc,m,k = ΔL_WP,acc,m,k = 0.

2.2.6. Utjecaj tipa površine ceste

Opća načela

Na površinama ceste s akustičkim svojstvima koja se razlikuju od onih referentne površine na buku kotrljanja i na buku pogona primjenjuje se spektralni korekcijski član.

Korekcijski član za površinu ceste za emisiju buke kotrljanja zadan je jednadžbom:

(2.2.19.)

pri čemu je:

α_i,m spektralna korekcija u dB pri referentnoj brzini v_ref za kategoriju m (1, 2 ili 3) i spektralni pojas i,

β_m učinak brzine na smanjenje buke kotrljanja za kategoriju m (1, 2 ili 3) i jednak je za sve frekvencijske pojaseve.

Korekcijski član za površinu ceste za emisiju buke pogona zadan je jednadžbom:

(2.2.20.)

Apsorbirajuće površine smanjuju buku pogona, a neapsorbirajuće površine je ne povećavaju.

Utjecaj starosti na svojstva buke površine ceste

Svojstva buke površine ceste mijenjaju se ovisno o starosti i razini održavanja te teže ka povećanju glasnoće s vremenom. U ovoj se metodi parametri površine ceste izvode tako da budu reprezentativni za akustička svojstva tipa površine ceste koja su prosjek izračunan za reprezentativni životni vijek ceste i uz pretpostavku njezina odgovarajućeg održavanja.

2.3. Buka pružnog prometa

2.3.1. Opis izvora

Klasifikacija vozila

Definicija vozila i vlaka

U svrhu ove metode izračuna buke vozilo se definira kao bilo koje željezničko vozilo koje je dio vlaka (tipično lokomotiva, vagon s vlastitim pogonom, vučeni putnički vagon ili teretni vagon), koje se može samostalno kretati i koje se može odvojiti od ostatka vlaka. Za željeznička vozila koja tvore nerazdvojiv skup, tj. koja dijele jedno zajedničko okretno postolje, mogu postojati posebne okolnosti. Za potrebe ove metode izračuna sva se ta željeznička vozila uzimaju zajedno kao jedno vozilo.

Za potrebe ove metode izračuna vlak se sastoji od niza povezanih vozila.

U tablici [2.3.a] definira se zajednički jezik za opisivanje tipova vozila koji se nalaze u bazi podataka izvora. U toj se bazi nude odgovarajući opisi svojstava koje treba upotrebljavati kako bi se potpuno klasificirala vozila. Ti opisi odgovaraju svojstvima vozila koja utječu na akustičku usmjerenu zvučnu snagu po metru duljine ekvivalentnog modeliranog linijskog izvora.

Utvrđuje se broj vozila svakog tipa za svaku dionicu kolosijeka za svako vremensko razdoblje koje se upotrebljava za izračun buke. Taj se broj izražava kao prosječni broj vozila na sat, a dobiva se dijeljenjem ukupnog broja vozila koja su prometovala u određenom vremenskom razdoblju s trajanjem tog razdoblja u satima (na primjer, 24 vozila u 4 sata znači 6 vozila na sat). Upotrebljavaju se svi tipovi vozila koja su prometovala na svakoj dionici kolosijeka.

Tablica [2.3.a]: Klasifikacija i opisi svojstava za željeznička vozila

Klasifikacija kolosijeka i potporne strukture

Postojeći se kolosijeci mogu razlikovati jer postoji nekoliko elemenata koji doprinose njihovim akustičkim svojstvima te ih karakteriziraju. Vrste kolosijeka korištene u ovoj metodi navedene su u tablici [2.3.b] u nastavku. Neki elementi imaju velik utjecaj na akustička svojstva, a drugi imaju samo sporedan utjecaj. Općenito, najvažniji elementi koji utječu na emisiju pružne buke su: hrapavost površine tračnice, krutost podložnih ploča, podloga kolosijeka, spojevi tračnica i polumjer luka kolosijeka. Alternativno, mogu se definirati opća svojstva kolosijeka, a u tom su slučaju hrapavost površine tračnice i stupanj prigušenja kolosijeka u skladu s normom ISO 3095 dva akustički ključna parametra, zajedno s polumjerom luka kolosijeka.

Dionica kolosijeka definira se kao dio jednog kolosijeka na pruzi, u kolodvoru ili spremištu na kojem se fizička svojstva i osnovni sastavni dijelovi kolosijeka ne mijenjaju.

Tablica [2.3.b] definira zajednički jezik za opisivanje tipova tračnica uključenih u bazu podataka izvora.

Broj i položaj ekvivalentnih izvora zvuka

Slika [2.3.a]: Položaj ekvivalentnih izvora buke

Različiti ekvivalentni linijski izvori buke smješteni su na različite visine i u sredinu kolosijeka. Sve se visine odnose na ravninu koja dodiruje dvije gornje površine dviju tračnica.

Ekvivalentni izvori uključuju različite fizičke izvore (indeks p). Fizički se izvori razvrstavaju u različite kategorije na temelju mehanizma kojim se buka stvara. Ti su izvori: 1) buka kotrljanja (uključujući ne samo vibracije u tračnicama i podlozi kolosijeka i vibracije kotača nego i buku nadgrađa teretnih vozila, ako postoji); 2) buka vuče; 3) aerodinamička buka; 4) udarna buka (zbog prijelaza, skretnica i križišta); buka cviljenja i 6) buka zbog dodatnih utjecaja poput mostova i vijadukata.

1) Hrapavost kotača i površina tračnica, koja se na tri načina prenosi na emisijske površine (tračnice, kotači i nadgrađe), predstavlja buku kotrljanja. Ona se dodjeljuje na h = 0,5 m (emisijske površine A) kako bi se prikazali doprinos kolosijeka, u što su uključeni utjecaji površine tračnica, posebno kolosijeka na čvrstoj podlozi (u skladu s propagacijskim dijelom), doprinos kotača i doprinos nadgrađa vozila (kod teretnih vlakova).

2) Visine ekvivalentnih izvora za buku vuče kreću se između 0,5 m (izvor A) i 4,0 m (izvor B), ovisno o fizičkom položaju predmetnog sastavnog dijela. Izvori poput prijenosnog mehanizma i električnih motora često će biti na osovinskoj visini od 0,5 m (izvor A). Ventilacijski otvori i odsisi sustava za hlađenje za hlađenje mogu se nalaziti na raznim visinama; ispusi vozila na dizelski pogon često su na visini krova, odnosno na 4,0 m (izvor B). Ostali izvori na vuči poput ventilatora ili dizelskih motora mogu se nalaziti na visini od 0,5 m (izvor A) ili 4,0 m (izvor B). Ako se točna visina izvora nalazi između visina modela, zvučna se energija proporcionalno raspoređuje između najbližih visina izvora.

Iz tog se razloga u metodi predviđaju dvije visine izvora, 0,5 m (izvor A) i 4,0 m (izvor B), te se ekvivalentna zvučna snaga povezana sa svakom od njih raspoređuje između njih ovisno o konkretnoj konfiguraciji izvora na tipu jedinice.

3) Učinci aerodinamičke buke povezuju se s izvorom na 0,5 m (koji predstavlja pokrivače i zaslone, izvor A) i s izvorom na 4,0 m (kojim se modeliraju sve krovne naprave i oduzimač struje, izvor B). Odabir visine od 4,0 m za oduzimač struje smatra se jednostavnim modelom pa ga se mora pažljivo razmotriti ako je cilj odabrati odgovarajuću visinu bukobrana.

4) Udarna buka povezuje se s izvorom na 0,5 m (izvor A).

5) Buka cviljenja povezuje se s izvorom na 0,5 m (izvor A).

6) Buka mosta povezuje se s izvorom na 0,5 m (izvor A).

2.3.2. Emisija zvučne snage

Opće jednadžbe

Pojedino vozilo

Model za buku pružnog prometa, na isti način kao i za buku cestovnog prometa, opisuje emisiju zvučne snage buke konkretne kombinacije tipova vozila i tipova kolosijeka koja ispunjava niz zahtjeva opisanih u klasifikaciji vozila i kolosijeka u obliku skupa zvučne snage po vozilu (L_W,0).

Protok prometa

Emisiju buke protoka prometa na svakom kolosijeku predstavlja skup od dva linijska izvora koji je opisan svojom usmjerenom zvučnom snagom po metru po frekvencijskom pojasu. To odgovara zbroju emisija zvuka pojedinih vozila u protoku prometa, pri čemu se, u posebnom slučaju vozila u stanju mirovanja, uzima u obzir vrijeme koje vozila provedu na razmatranoj željezničkoj/pružnoj dionici.

Usmjerena zvučna snaga po metru po frekvencijskom pojasu, koju uzrokuju sva vozila koja prolaze po svakoj dionici kolosijeka na tipu kolosijeku (j), definira se:

• za svaki frekvencijski pojas (i),

• za svaku zadanu visinu izvora (h) (za izvore na 0,5 m h = 1, na 4,0 m h = 2),

a predstavlja zbroj energije svih doprinosa svih vozila koja se kreću na određenoj j-toj dionici kolosijeka. Ti su doprinosi:

• od svih vozila (t),

• pri njihovim različitim brzinama (s),

• u određenim uvjetima vožnje (konstantna brzina) (c),

• za svaki tip fizičkog izvora (kotrljanje, udar, cviljenje, vuča, aerodinamika i dodatni utjecaji poput, na primjer, buke mosta) (p).

Za izračun usmjerene zvučne snage po metru (unos za propagacijski dio) nastale prosječnom mješavinom prometa na j-toj dionici kolosijeka koristi se sljedeća jednadžba:

(2.3.1.)

pri čemu:

T_ref = referentno vremensko razdoblje za koje se razmatra prosječni promet,

X = ukupni broj postojećih kombinacija za i, t, s, c, p za svaku j-tu dionicu kolosijeka,

t = indeks za tipove vozila na j-toj dionici kolosijeka,

s = indeks za brzinu vlaka: postoji onoliko indeksa koliko postoji različitih prosječnih brzina vlaka na j-toj dionici kolosijeka,

c = indeks za stanje kretanja: 1 (konstantna brzina), 2 (stanje mirovanja),

p = indeks za tipove fizičkih izvora: 1 (za buku kotrljanja i udarnu buku), 2 (cviljenje u luku), 3 (buka vuče), 4 (aerodinamička buka), 5 (dodatni utjecaji),

L_{W’,eq,line,x} = x-ta usmjerena zvučna snaga po metru za linijski izvor jedne kombinacije t, s, c, p na svakoj j-toj dionici kolosijeka.

Ako se pretpostavi stalan protok od Q vozila na sat uz prosječnu brzinu v, u prosjeku će se ekvivalentni broj Q/v vozila u svakom trenutku nalaziti na jediničnoj mjeri dionice kolosijeka. Emisija buke protoka vozila izražena usmjerenom zvučnom snagom po metru L_W’,eq,line (izražena u dB/m (ref. 10^-12 W)) integrira se jednadžbom:

(2.3.2.)

pri čemu:

− Q je prosječan broj vozila na sat na j-toj dionici kolosijeka za tip vozila t, prosječnu brzinu vlaka s i stanje kretanja c,

− v je njihova brzina na j-toj dionici kolosijeka za tip vozila t i prosječnu brzinu vlaka s,

− L_W,0,dir je razina usmjerene zvučne snage specifične buke (kotrljanje, udar, cviljenje, vuča, aerodinamika, dodatni utjecaji) pojedinog vozila u smjerovima ψ, φ određenima s obzirom na smjer kretanja vozila (vidjeti sliku [2.3.b]).

U slučaju nepomičnog izvora, poput vozila u stanju mirovanja, pretpostavlja se da će vozilo tijekom cijelog razdoblja T_idle ostati na mjestu unutar dionice kolosijeka duljine L. Stoga se pomoću referentnog vremenskog razdoblja T_ref za ocjenu buke (na primjer 12 sati, 4 sata, 8 sati) usmjerena zvučna snaga za jediničnu duljinu na toj dionici kolosijeka definira jednadžbom:

(2.3.4.)

Općenito, usmjerena zvučna snaga dobiva se za svaki specifični izvor izrazom:

(2.3.5.)

pri čemu je:

− ΔLW,dir,vert,i funkcija korekcije vertikalne usmjerenosti (bezdimenzionalna) ψ (slika [2.3.b]),

− ΔLW,dir,hor,i funkcija korekcije horizontalne usmjerenosti (bezdimenzionalna) φ (slika [2.3.b]).

I pri tome se L_{W,0,dir,i(ψ,ϕ)} , nakon izvođenja iz tercnih pojaseva, izražava u oktavnim pojasevima zbrajanjem energetskih vrijednosti svakog pripadnog tercnog pojasa kako bi se dobio odgovarajući oktavni pojas.

Slika [2.3.b]: Geometrijska definicija

Za potrebe izračuna snaga izvora tada se specifično izražava usmjerenom zvučnom snagom po 1 m duljine kolosijeka L_{W’,tot,dir,i} kako bi se uvrstila usmjerenost izvora u njihovu vertikalnom i horizontalnom smjeru pomoću dodatnih korekcija.

Nekoliko se L_W,0,dir,i (ψ,ϕ) uzima u obzir za svaku kombinaciju vozila, kolosijeka, brzine i stanja kretanja:

− za frekvencijski pojas širine 1/3 oktave (i),

− za svaku dionicu kolosijeka (j),

− visine izvora (h) (za izvore na 0,5 m h = 1, na 4,0 m h = 2),

− usmjerenost (d) izvora.

Skup L_W,0,dir,i (ψ,ϕ) uzima se u obzir za svaku kombinaciju vozila, kolosijeka, brzine i stanja kretanja, svaku dionicu kolosijeka, visine koje odgovaraju h = 1 i h = 2 te usmjerenost.

Buka kotrljanja

Doprinos vozila i doprinos kolosijeka buci kotrljanja razdvaja se na četiri osnovna elementa, a to su: hrapavost kotača, hrapavost tračnica, prijenosna funkcija vozila na kotače i na nadgrađe (vozila) te prijenosna funkcija kolosijeka. Hrapavost kotača i tračnica predstavlja uzrok za stvaranje vibracija na mjestu dodira između tračnice i kotača, a prijenosne funkcije dvije su empirijske ili modelirane funkcije koje predstavljaju cijelu složenu pojavu mehaničke vibracije i stvaranja zvuka na površinama kotača, tračnica, pragova i podloge. U ovoj se podjeli odražavaju fizički dokazi da hrapavost prisutna na tračnici može pobuditi vibracije na tračnici, ali i da će također pobuditi vibracije kotača i obrnuto. Neuključivanje jednog od ova četiri parametra onemogućilo bi razdvajanje klasifikacija tračnica i vlakova.

Hrapavost kotača i tračnica

Buku kotrljanja uglavnom pobuđuje hrapavost kotača i tračnica u rasponu valnih duljina od 5 do 500 mm.

Definicija

Razina hrapavosti L_r definira se kao 10 puta logaritam od baze 10 kvadrata srednje kvadratne vrijednosti r² hrapavosti gornje površine tračnice ili vanjske površine kotača u smjeru kretanja (longitudinalna razina) izmjerene u μm na određenoj duljini tračnice ili na cijelom opsegu kotača, podijeljene s kvadratom referentne vrijednosti r₀²:

(2.3.6.)

pri čemu:

r₀ = 1 μm,

r = razlika efektivne vrijednosti vertikalnog pomaka kontaktne površine u odnosu na srednju razinu

Razina hrapavosti L_r tipično se dobiva kao spektar valne duljine λ te se pretvara u frekvencijski spektar f = v/λ pri čemu je f središnja frekvencija zadanog pojasa širine 1/3 oktave u Hz, λ je valna duljina u metrima i v je brzina vlaka u m/s. Spektar hrapavosti je funkcija frekvencije pa se u skladu s tim pomiče duž osi frekvencije za različite brzine. Općenito, nakon pretvaranja u frekvencijski spektar pomoću brzine neophodno je dobiti nove spektralne vrijednosti tercnih oktava izračunavanjem prosjeka između dva odgovarajuća tercna pojasa u području valne duljine. Za procjenu ukupnog efektivnog frekvencijskog spektra hrapavosti koji odgovara odgovarajućoj brzini vlaka, energetski i proporcionalno se izračunava prosjek dva odgovarajuća tercna pojasa definirana u području valne duljine.

Razina hrapavosti tračnica (hrapavost kolosijeka) za pojas i-te valne duljine definira se kao L_r,TR,i.

Analogno tome, razina hrapavosti kotača (hrapavost vozila) za pojas i-tog valnog broja definira se kao L_r,VEH,i.

Ukupna i efektivna razina hrapavosti za pojas valnog broja i (L_R,tot,i) definira se kao zbroj energija razina hrapavosti tračnica i kotača te kontaktnog filtra A₃(λ) radi uzimanja u obzir učinka filtriranja dodirnog dijela između tračnice i kotača te se izražava u dB jednadžbom:

(2.3.7.)

pri čemu se iskazuje kao funkcija pojasa i-tog valnog broja koji odgovara valnoj duljini λ.

Kontaktni filtar ovisi o tipu kolosijeka i kotača te o opterećenju.

U metodi se upotrebljava ukupna efektivna hrapavost za j-tu dionicu kolosijeka i svaki t-ti tip vozila pri njegovoj odgovarajućoj brzini v.

Prijenosna funkcija vozila, kolosijeka i nadgrađa

Definiraju se tri prijenosne funkcije neovisne o brzini, L_H,TR,i L_H,VEH,i i L_H,VEH,SUP,i: prva je funkcija za svaku j-tu dionicu kolosijeka, a druge dvije za svaki t-ti tip vozila. Te funkcije povezuju ukupnu efektivnu razinu hrapavosti sa zvučnom snagom kolosijeka, kotača i nadgrađa, tim redom.

Doprinos nadgrađa uzima se u obzir samo za teretne vagone, dakle, samo za vozila tipa »a«.

Dakle, za buku kotrljanja doprinosi kolosijeka i vozila potpuno su opisani ovim prijenosnim funkcijama i ukupnom efektivnom razinom hrapavosti. Kad je vlak u stanju mirovanja, buka kotrljanja se isključuje.

Za zvučnu snagu po vozilu buka kotrljanja izračunava se na visini osovine, a ulazne su vrijednosti ukupna efektivna razina hrapavosti L_R,TOT,i kao funkcija brzine vozila v, prijenosne funkcije kolosijeka, vozila i nadgrađa L_H,TR,i, L_H,VEH,i i L_H,VEH,SUP,i te ukupni broj osovina N_a:

za h = 1:

(2.3.8.)

(2.3.9.)

(2.3.10.)

pri čemu je N_a broj osovina po vozilu za t-ti tip vozila.

Slika [2.3.c]: Shema za upotrebu različitih definicija hrapavosti i prijenosnih funkcija

Najmanja brzina od 50 km/h (30 km/h samo za tramvaje i laku gradsku željeznicu) upotrebljava se za utvrđivanje ukupne efektivne hrapavosti i time zvučne snage vozila (ta brzina ne utječe na izračun protoka vozila) radi kompenzacije potencijalne pogreške uvedene pojednostavljivanjem definicije buke kotrljanja, definicije buke kočenja i definicije udarne buke uzrokovane prijelazima i skretnicama.

Udarna buka (prijelazi, skretnice i križišta)

Udarnu buku mogu uzrokovati prijelazi, skretnice i križišta. Njezini se razmjeri mogu razlikovati te ona može nadjačati buku kotrljanja. Udarna se buka uzima u obzir za kolosijeke sa spojnicama. Za udarnu buku uzrokovanu skretnicama, prijelazima i spojevima na dionicama kolosijeka pri brzini manjoj od 50 km/h (30 km/h samo za tramvaje i laku gradsku željeznicu) ne radi se modeliranje jer se najmanja brzina od 50 km/h (30 km/h samo za tramvaje i laku gradsku željeznicu) upotrebljava za uključivanje više utjecaja u skladu s opisom iz poglavlja o buci kotrljanja. Također se ne radi modeliranje buke pri stanju kretanja c = 2 (stanje mirovanja).

Udarna buka uključena je u član buke kotrljanja time što se dopunska izmišljena razina hrapavosti (energetski) dodaje ukupnoj efektivnoj razini hrapavosti za svaku specifičnu j-tu dionicu kolosijeka na kojoj ta buka postoji. U tom se slučaju novi L_{R,TOT+IMPACT,i} upotrebljava umjesto L_R,TOT,i te će postati:

(2.3.11.)

L_R,IMPACT,i je spektar pojasa širine 1/3 oktave (kao funkcija frekvencije). Za dobivanje tog frekvencijskog spektra, spektar se definira kao funkcija valne duljine λ te se pretvara u traženi spektar kao funkcija frekvencije korištenjem relacije λ = v/f, pri čemu je f središnja frekvencija pojasa širine 1/3 oktave u Hz i v je s-ta brzina vozila t-tog tipa vozila u m/s.

Utjecaj buke ovisit će o snazi i broju udara po jediničnoj duljini ili gustoći spojeva tako da se u slučaju da su zadani višestruki udari razina udarne hrapavosti koju treba upotrijebiti u gornjoj jednadžbi izračunava ovako:

(2.3.12.)

pri čemu je L_{R,IMPACT SINGLE,i} razina udarne hrapavosti uzeta za pojedini udar i n_l je gustoća spojeva.

Unaprijed zadana razina gustoće uzeta je za gustoću spojeva od n_l = 0,01 m ^-1, što znači jedan spoj na 100 m kolosijeka. Situacije s različitim brojem spojeva aproksimiraju se prilagođavanjem gustoće spojeva n_l. Treba napomenuti da se pri modeliranju trase i segmentacije pruge mora uzeti u obzir gustoća spojeva, što znači da možda bude neophodno uzeti odvojeni segment izvora za dio kolosijeka s više spojeva. L_W,0 doprinosa kolosijeka, kotača / okretnog postolja i nadgrađa povećava se pomoću L_R,IMPACT,i za +/ – 50 m ispred i iza spoja tračnica. U slučaju niza spojeva, povećanje se proširuje na – 50 m ispred prvog spoja i +50 m iza posljednjeg spoja.

Primjenjivost tih spektara zvučne snage obično se provjerava na lokaciji.

Za kolosijeke sa spojnicama uzima se unaprijed zadana vrijednost n_l od 0,01.

Cviljenje

Cviljenje u luku kolosijeka je poseban izvor koji se odnosi samo na lukove pa je stoga lokaliziran. Budući da može biti značajan, potrebno ga je odgovarajuće opisati. Cviljenje u luku u pravilu ovisi o zakrivljenju, uvjetima trenja, brzini vlaka te geometriji i dinamici između tračnice i kotača. Razina emisije koju treba upotrijebiti određuje se za lukove s polumjerom manjim od ili jednakim 500 m i za oštrije lukove i grananja s polumjerima manjima od 300 m. Emisija buke treba biti posebna za svaki tip željezničkog vozila jer neki tipovi kotača i okretnih postolja mogu biti znatno manje skloni cviljenju od drugih.

Primjenjivost tih spektara zvučne snage obično se provjerava na lokaciji, posebno u slučaju tramvaja.

U jednostavnom pristupu buka cviljenja uzima se u obzir tako što se spektrima zvučne snage buke kotrljanja za sve frekvencije doda 8 dB za R < 300 m i 5 dB za 300 m < R < 500 m. Doprinos cviljenja primjenjuje se na dionice željezničkog/pružnog kolosijeka na kojima je polumjer unutar prethodno navedenih vrijednosti u duljini od barem 50 m kolosijeka.

Buka vuče

Iako je buka vuče obično posebna za svako tipično radno stanje (konstantna brzina, usporenje, ubrzanje i stanje mirovanja), jedina dva stanja za koja se vrši modeliranje su konstantna brzina (koja vrijedi i kad vlak usporava ili ubrzava) i stanje mirovanja. Modelirana snaga izvora odgovara jedino uvjetima maksimalnog opterećenja, a to daje vrijednosti L_W,0,const,i = L_W,0,idling,i. Također, L_W,0,idling,i odgovara doprinosu svih fizičkih izvora zadanog vozila koji se mogu dodijeliti određenoj visini, u skladu s opisom iz točke 2.3.1.

L_W,0,idling,i izražava se kao statički izvor buke u stanju mirovanja za vrijeme trajanja stanja mirovanja te ga se treba upotrebljavati modeliranog kao stacionarni točkasti izvor u skladu s opisom iz sljedećeg poglavlja o buci industrijskih pogona i postrojenja. On se uzima u obzir samo ako su vlakovi u stanju mirovanja dulje od 0,5 sati.

Te se vrijednosti mogu dobiti mjerenjem svih izvora za svako radno stanje ili se izvori mogu definirati pojedinačno tako što će se utvrditi njihova ovisnost o parametrima i relativna snaga. To se može postići mjerenjem na vozilu u stanju mirovanja time što će se mijenjati brzina osovine vučne opreme, u skladu s normom ISO 3095:2005. Potrebno je opisati više izvora buke vuče koji ne moraju svi izravno ovisiti o brzini vlaka u mjeri u kojoj su ti izvori važni:

–     buka pogonskog sustava, poput dizelskih motora (uključujući usisne i ispušne otvore i motor), prijenosnog mehanizma i električnih generatora, koja prije svega ovisi o broju okretaja motora u minuti (rpm), i buka električnih izvora poput transformatora, koja može uglavnom ovisiti o opterećenju,

–     buka ventilatora i sustava za hlađenje, koja ovisi o brzini okretaja ventilatora u minuti; u nekim slučajevima ventilatori mogu biti izravno spojeni na pogonsku grupu,

–     povremeni izvori poput kompresora, ventila i ostalih izvora koji posjeduju tipično trajanje rada i s odgovarajućom korekcijom emisije buke zbog radnog ciklusa.

Budući da se svaki od tih izvora može ponašati različito za svako radno stanje, buka vuče navodi se ovisno o tome. Snaga izvora dobiva se mjerenjem pod kontroliranim uvjetima. Općenito, lokomotive će pokazati veću varijaciju u opterećenju jer mogu postojati znatne razlike u broju vagona koje vuku i time u izlaznoj snazi, dok fiksne kompozicije poput elektromotornih vlakova (EMV-ovi), dizelmotornih vlakova (DMV-ovi) i vlakova velike brzine imaju bolje definirano opterećenje.

Zvučna snaga izvora nije unaprijed dodijeljena visinama izvora pa se taj izbor vrši ovisno o specifičnoj buci i vozilu koje se ocjenjuje. Modelira se na izvoru A (h = 1) i izvoru B (h = 2).

Aerodinamička buka

Aerodinamička buka važna je samo za brzine iznad 200 km/h pa je stoga prvo potrebno provjeriti je li uopće potrebna za ove primjene. Ako su hrapavost i prijenosne funkcije buke kotrljanja poznate, aerodinamička se buka može ekstrapolirati za veće brzine te se može usporediti s postojećim podacima za velike brzine kako bi se provjerilo stvara li aerodinamička buka više razine buke. Ako je brzina vlakova na mreži veća od 200 km/h, ali je ograničena na 250 km/h, u nekim slučajevima nije nužno uključiti aerodinamičku buku, ovisno o konstrukciji vozila.

Doprinos aerodinamičke buke daje se kao funkcija brzine:

(2.3.13.)

(2.3.14.)

pri čemu je:

v₀ brzina na kojoj je aerodinamička buka dominantna te je utvrđena na 300 km/h,

L_W,0,1,i referentna zvučna snaga izmjerena na najmanje dvije mjerne točke za izvore čije su visine izvora poznate, na primjer za prvo okretno postolje,

L_W,0,2,i referentna zvučna snaga izmjerena na najmanje dvije mjerne točke za izvore čije su visine izvora poznate, na primjer za visine udubine oduzimača struje,

α_1,i koeficijent utvrđen iz najmanje dvije mjerne točke za izvore čije su visine izvora poznate, na primjer za prvo okretno postolje,

α_2,i koeficijent utvrđen iz najmanje dvije mjerne točke za izvore čije su visine izvora poznate, na primjer za visine udubine oduzimača struje.

Usmjerenost izvora

Horizontalna usmjerenost ΔL_W,dir,hor,i u dB zadana je u horizontalnoj ravnini te se može unaprijed pretpostaviti da je dipolna za učinke kotrljanja, udara (spojevi tračnica itd.), cviljenja, kočenja, ventilatora i aerodinamike, zadana za svaki i-ti frekvencijski pojas jednadžbom:

(2.3.15.)

Vertikalna usmjerenost ΔL_W,dir,ver,i u dB zadana je u vertikalnoj ravnini za izvor A (h = 1) kao funkcija središnje frekvencije pojasa f_c,i svakog i-tog frekvencijskog pojasa i za – π/2 < ψ < π/2 jednadžbom:

(2.3.16.)

Za izvor B (h = 2) za aerodinamički učinak:

(2.3.17.)

inače ΔL_dir,ver,i = 0

Usmjerenost ΔL_dir,ver,i ne uzima se u obzir za izvor B (h = 2) za druge utjecaje jer se za izvore B u tom položaju pretpostavlja svesmjernost.

2.3.3. Dodatni utjecaji

Korekcija za strukturna emitiranja (mostovi i vijadukti)

U slučaju kad se segment kolosijeka nalazi na mostu, neophodno je uzeti u obzir dodatnu buku nastalu vibracijom mosta zbog pobuđivanja uzrokovanog prisutnošću vlaka. Budući da zbog složenosti oblika mostova nije jednostavno modelirati emisiju mosta kao dodatnog izvora, za uvrštavanje buke mosta upotrebljava se povećanje buke kotrljanja. To se povećanje modelira isključivo dodavanjem fiksnog povećanja zvučnoj snazi buke za svaki tercni pojas. Kad se uzima korekcija, mijenja se samo zvučna snaga buke kotrljanja pa se upotrebljava novi L_{W,0,rolling and bridge,i} umjesto L_{W,0,rolling-only,i}:

(2.3.18.)

pri čemu je C_bridge konstanta koja ovisi o tipu mosta, a L_{W,0,rolling only,i} zvučna snaga buke kotrljanja na zadanom mostu koja ovisi samo o svojstvima vozila i kolosijeka.

Korekcija za ostale izvore povezane sa željeznicom

Moguća je prisutnost različitih drugih izvora koji su povezani sa pružnom bukom, poput spremišta, područja za utovar i istovar, kolodvora i stajališta, zvona, kolodvorskih zvučnika itd. Prema tim se izvorima treba postupati kao prema izvorima buke industrijskih pogona i postrojenja (stacionarni izvori buke) pa ih prema potrebi treba modelirati u skladu sa sljedećim poglavljem o buci industrijskih pogona i postrojenja.

2.4. Buka industrijskih pogona i postrojenja

2.4.1. Opis izvora

Klasifikacija vrsta izvora (točkasti, linijski, površinski)

Dimenzije industrijskih izvora mogu biti vrlo različite. Ti izvori mogu biti veliki industrijski pogoni i mali, koncentrirani izvori poput malih alata ili strojeva koji se upotrebljavaju u tvornicama. Stoga je neophodno upotrijebiti prikladnu tehniku modeliranja za specifičan izvor koji se ocjenjuje. Ovisno o dimenzijama i načinu na koji je više pojedinih izvora razmješteno na nekom području, pri čemu svaki od njih pripada istoj industrijskoj lokaciji, te se izvore može modelirati kao točkaste, linijske ili površinske. U praksi se izračuni učinka buke uvijek temelje na točkastim izvorima, ali nekoliko se točkastih izvora može upotrijebiti za prikaz stvarnog složenog izvora koji se uglavnom nalazi na nekoj liniji ili površini.

Broj i položaj ekvivalentnih izvora zvuka

Stvarni se izvori zvuka modeliraju korištenjem ekvivalentnih izvora zvuka koje predstavljaju jedan ili više točkastih izvora tako da ukupna zvučna snaga stvarnih izvora odgovara zbroju pojedinih zvučnih snaga dodijeljenih različitim točkastim izvorima.

Opća pravila koja treba primjenjivati u definiranju broja točkastih izvora koji će se upotrijebiti su:

•     linijski ili točkasti izvori kod kojih je najveća dimenzija manja od 1/2 udaljenosti između izvora i prijemnika mogu se modelirati kao jedan točkasti izvor,

•     izvori kod kojih je najveća dimenzija veća od 1/2 udaljenosti između izvora i prijemnika trebaju se modelirati kao niz nekoherentnih točkastih izvora na pravcu ili kao niz nekoherentnih točkastih izvora na nekoj površini tako da za svaki od tih izvora bude ispunjen uvjet 1/2 udaljenosti. Razdioba na nekoj površini može uključivati vertikalnu distribuciju točkastih izvora,

•     posebnu je pozornost potrebno pridati visini izvora za izvore kod kojih su najveće dimenzije po visini iznad 2 m ili blizu razine tla. Udvostručenje broja izvora, uz njihovu ponovnu razdiobu samo po z-osi, ne mora dovesti do znatno boljeg rezultata za taj izvor,

•     u slučaju bilo kojeg izvora udvostručenje broja izvora na površini izvora (u svim dimenzijama) ne mora dovesti do znatno boljeg rezultata.

Položaj ekvivalentnih izvora zvuka ne može biti fiksan, s obzirom na velik broj konfiguracija koje mogu postojati na industrijskoj lokaciji. Obično će se primjenjivati najbolja praktična rješenja.

Emisija zvučne snage

Općenito

Sljedeće informacije predstavljaju potpun skup ulaznih podataka za izračune širenja (propagacije) zvuka metodama koje treba upotrebljavati za izradu karata buke:

•     spektar emitirane razine zvučne snage u oktavnim pojasevima,

•     radno vrijeme (dan, večer, noć, prema godišnjem prosjeku),

•     lokacija (koordinate x, y) i nadmorska visina (z) izvora buke,

•     vrsta izvora (točkasti, linijski, površinski),

•     dimenzije i orijentacija,

•     radni uvjeti izvora,

•     usmjerenost izvora.

Zvučne snage točkastih, linijskih i površinskih izvora moraju se definirati:

•     za točkasti izvor, kao zvučna snaga L_W i usmjerenost kao funkcija tri ortogonalne koordinate (x, y, z),

•     mogu se definirati dvije vrste linijskih izvora:

•     za linijske izvore koji prikazuju transportne trake, cjevovode itd., kao zvučna snaga po metru duljine L_W’ i usmjerenost kao funkcija dviju ortogonalnih koordinata u odnosu na os linijskog izvora,

•     za linijske izvore koji prikazuju vozila u kretanju, kao svaka povezana zvučna snaga L_W i usmjerenost kao funkcija dviju ortogonalnih koordinata u odnosu na os linijskog izvora i zvučna snaga po metru L_W’ dobivena pomoću brzine i broja vozila koja putuju na tom pravcu po danu, večeri i noći; Korekcija za radno vrijeme, koju treba dodati snazi zvučnog izvora kako bi se dobila korigirana zvučna snaga koju treba upotrebljavati za izračune tijekom svakog vremenskog razdoblja, C_W u dB, izračunava se jednadžbom:

(2.4.1.)

Pri čemu je:

V brzina vozila [km/h],

n broj prolazaka vozila u razdoblju [-],

l ukupna duljina izvora [m],

•     za površinske izvore zvuka, kao zvučna snaga po kvadratnom metru L_W/m2 i bez usmjerenosti (može biti horizontalna ili vertikalna).

Radno je vrijeme ključna ulazna vrijednost za izračun razina buke. Radno se vrijeme zadaje za razdoblje dana, večeri i noći, ali se, ako se za širenje upotrebljavaju različite meteorološke klase definirane za svako razdoblje dana, noći i večeri, mora zadati detaljnija podjela radnog vremena za podrazdoblja koja odgovaraju distribuciji meteoroloških klasa. Te se informacije temelje na godišnjem prosjeku.

Korekcija za radno vrijeme, koju treba dodati snazi zvučnog izvora kako bi se dobila korigirana zvučna snaga koja se upotrebljava za izračune tijekom svakog vremenskog razdoblja, C_W u dB, izračunava se jednadžbom:

(2.4.2.)

pri čemu:

T je vrijeme aktivnog izvora po razdoblju na temelju uprosječenog godišnjeg stanja, u satima,

T_ref je referentno vremensko razdoblje u satima (na primjer, dan je 12 sati, večer je 4 sata, noć je 8 sati).

Za dominantnije izvore korekcija za prosječno godišnje radno vrijeme procjenjuje se barem unutar dopuštenog odstupanja od 0,5 dB kako bi se postigla prihvatljiva točnost (ekvivalent nesigurnosti ispod 10 % u definiciji aktivnog razdoblja za izvor).

Usmjerenost izvora

Usmjerenost izvora snažno je povezana s položajem ekvivalentnog izvora zvuka u odnosu na obližnje površine. Budući da metoda širenja uzima u obzir refleksije od bliskih površina i apsorpciju zvuka, neophodno je pažljivo razmotriti položaj bliskih površina. U pravilu se uvijek razlikuju dva slučaja:

– zvučna snaga i usmjerenost izvora utvrđuju se i zadaju u odnosu na određeni stvarni izvor koji je smješten u slobodno zvučno polje (isključujući utjecaj tla). To se slaže s definicijama u pogledu širenja ako se pretpostavi da nema bliskih površina na udaljenosti od najmanje 0,01 m od izvora, a površine na udaljenosti od 0,01 m ili više su uključene u izračun širenja,

– zvučna snaga i usmjerenost izvora utvrđuju se i zadaju u odnosu na određeni stvarni izvor koji je smješten na specifičnu lokaciju pa su stoga zvučna snaga i usmjerenost izvora zapravo »ekvivalentne« jer uključuju modeliranje utjecaja bliskih površina. To se definira kao »poluslobodno zvučno polje« u skladu s definicijama u vezi sa širenjem. U tom se slučaju modelirane bliske površine isključuju iz izračuna širenja.

Usmjerenost se u izračunu izražava kao faktor ΔL_W,dir,xyz (x, y, z) koji treba dodati zvučnoj snazi kako bi se dobila prava usmjerena zvučna snaga referentnog zvučnog izvora kakva se vidi u širenju zvuka u zadanom smjeru. Taj se faktor može iskazati kao funkcija vektora smjera koji se definira pomoću (x,y,z) u

Usmjerenost se također može izraziti korištenjem drugih koordinatnih sustava poput kutnog sustava.

2.5. Izračun širenja buke za cestovne, željezničke i industrijske izvore

2.5.1. Područje primjene i primjenjivost metode

U ovom se dokumentu određuje metoda za izračun prigušenja buke prilikom širenja u vanjskom prostoru. Uz poznata svojstva izvora ovom se metodom predviđa ekvivalentna kontinuirana razina zvučnog tlaka u točki prijemnika koja odgovara dvjema posebnim vrstama atmosferskih uvjeta, a to su:

•     uvjeti širenja uz lom (refrakciju) prema dolje (pozitivni vertikalni gradijent efektivne brzine zvuka) od izvora do prijemnika,

•     homogeni atmosferski uvjeti (nulti vertikalni gradijent efektivne brzine zvuka) u cijelom području širenja.

Metoda izračuna opisana u ovom dokumentu odnosi se na infrastrukture industrije i kopnenog prometa. Stoga se posebno odnosi na cestovne i željezničke infrastrukture. U područje primjene ove metode uključen je zračni promet samo za buku koja se stvara pri operacijama na tlu te u njega nije uključeno uzlijetanje i slijetanje.

Industrijske infrastrukture koje emitiraju impulsne šumove ili jake tonalne buke iz norme ISO 1996-2:2007 ne ulaze u područje primjene ove metode.

Metoda izračuna ne daje rezultate za uvjete širenja uz lom (refrakciju) prema gore (negativni vertikalni gradijent efektivne brzine zvuka), ali ti se uvjeti aproksimiraju homogenim uvjetima pri izračunu L_den.

Kako bi se izračunalo prigušenje zbog apsorpcije u atmosferi za prometnu infrastrukturu, temperatura i vlaga izračunavaju se u skladu s normom ISO 9613-1:1996.

Metodom se dobivaju rezultati po oktavnim pojasevima od 63 Hz do 8000 Hz. Izračuni se rade za svaku središnju frekvenciju.

Djelomični zasloni i prepreke koji su pri modeliranju ukošeni preko 15 stupnjeva u odnosu na vertikalu ne spadaju u područje primjene ove metode izračuna.

Jedan se zaslon izračunava kao jedan izračun difrakcije (ogiba), a dva ili više zaslona na jednom putu uzimaju se kao uzastopni niz pojedinih difrakcija primjenom u nastavku opisanog postupka.

2.5.2. Korištene definicije

Sve udaljenosti, visine, dimenzije i nadmorske visine u ovom dokumentu izražavaju se u metrima (m).

Zapis MN znači udaljenost u 3 dimenzije (3D) između točaka M i N koja je izmjerena na pravcu koji povezuje te točke.

Zapis MˆN znači duljina krivulje između točaka M i N pod povoljnim uvjetima.

Uobičajeno je da se stvarne visine mjere vertikalno u smjeru okomitom na vodoravnu ravninu. Visine točaka iznad lokalnog tla označavaju se slovom h, apsolutne visine točaka i apsolutna visina tla označavaju se slovom H.

Kako bi se uzeo u obzir stvarni reljef duž puta širenja, uvodi se pojam »ekvivalentne visine« koji se označava slovom z. Njime se zamjenjuju stvarne visine u jednadžbama za utjecaj tla.

Razine zvuka, označene velikim slovom L, izražene su u decibelima (dB) po frekvencijskom pojasu kad se ispusti indeks A. Razinama zvuka u decibelima dB(A) zadaje se indeks A.

Zbroj razina zvuka iz međusobno nekoherentnih izvora označava se znakom

(2.5.1.)

2.5.3. Geometrijska razmatranja

Segmentacija izvora

Stvarni izvori opisuju se skupom točkastih izvora ili, u slučaju pružnog ili cestovnog prometa, nekoherentnih linijskih izvora. U primjeni metode širenja pretpostavlja se da su linijski ili površinski izvori prethodno podijeljeni kako bi ih se prikazalo nizom ekvivalentnih točkastih izvora. To se moglo napraviti u preliminarnoj obradi izvornih podataka ili se može napraviti u prvom koraku u softveru za izračune. Način na koji se to radi nije obuhvaćen opsegom ove metodologije.

Putovi širenja

U metodi se upotrebljava geometrijski model koji se sastoji od skupa povezanih površina na tlu i površina prepreka. Put vertikalnog širenja primjenjuje se na jednoj ili više vertikalnih ravnina u odnosu na horizontalnu ravninu. U slučaju putanja koje sadrže refleksije s vertikalnih površina koje nisu ortogonalne na upadnu ravninu, poslije se uzima još jedna vertikalna ravnina na kojoj se nalazi reflektirani dio puta širenja. U tim se slučajevima, kad se koristi više vertikalnih ravnina za opisivanje cijele putanje od izvora do prijemnika, vertikalne ravnine potom izravnavaju poput kineskog paravana na rasklapanje.

Značajne visine iznad tla

Ekvivalentne visine dobivaju se iz središnje ravnine tla između izvora i prijemnika. To zamjenjuje stvarno tlo zamišljenom ravninom koja predstavlja srednji profil zemlje.

1: Stvarni reljef

2: Središnja ravnina

Slika 2.5.a: Ekvivalentne visine u odnosu na tlo

Ekvivalentna visina točke je njezina ortogonalna visina u odnosu na srednju ravninu tla. Stoga se mogu definirati visina ekvivalentnog izvora z_s i visina ekvivalentnog prijemnika z_r. Udaljenost između izvora i prijemnika projicirana na središnju ravninu tla obilježava se s d_p.

Ako ekvivalentna visina točke postane negativna, to jest, ako se točka nalazi ispod središnje ravnine tla, zadržava se nulta visina, a ekvivalentna točka je jednaka sa svojom mogućom slikom.

Izračun središnje ravnine

Na ravnini puta širenja topografija (uključujući teren, humke, nasipe i druge ljudske prepreke, zgrade...) se može opisati uređenim skupom diskretnih točaka (x_k, H_k); k є {1,…,n}. Taj skup točaka definira poliliniju ili, ekvivalentno, niz dužina H_k = a_kx+b_k, x є [x_k, x_k+1]; k є {1,….n}, pri čemu je:

(2.5.2.)

Središnja se ravnina prikazuje pravcem Z = ax+b; x є [x₁, x_n] koji se prilagođava poliliniji aproksimacijom najmanjih kvadrata. Jednadžba središnjeg pravca može se riješiti analitički.

Korištenjem jednadžbi:

(2.5.3.)

Koeficijenti pravca dobivaju se jednadžbama:

(2.5.4.)

Pri čemu se dužine s x_k+1 = x_k zanemaruju pri rješavanju jednadžbe 2.5.3.

Refleksija od pročelja zgrada i drugih vertikalnih prepreka

Doprinosi refleksija uzimaju se u obzir uvođenjem zrcalnih izvora u skladu s opisom u nastavku.

2.5.4. Model širenja zvuka

Za prijemnik R izračuni se rade u skladu sa sljedećim koracima:

1) na svakom putu širenja:

– izračun prigušenja u povoljnim uvjetima,

– izračun prigušenja u homogenim uvjetima,

– izračun dugotrajne razine zvuka za svaki put;

2) nakupljanje dugotrajnih razina zvuka za sve putove koji utječu na određeni prijemnik, čime se omogućuje da se ukupna razina zvuka izračuna na točki prijemnika.

Potrebno je napomenuti da meteorološki uvjeti utječu samo na prigušenja zbog utjecaja tla (A_ground) i difrakcije (A_dif).

2.5.5. Postupak izračuna

Za točkasti izvor S usmjerene snage zvuka L_w,0,dir i zadanog frekvencijskog pojasa ekvivalentna kontinuirana razina zvučnog tlaka na točki prijemnika R pod zadanim atmosferskim uvjetima dobiva se u skladu sa sljedećim jednadžbama.

Razina zvuka u povoljnim uvjetima (LF) za put (S,R)

(2.5.5.)

Član A_F predstavlja ukupno prigušenje na putu širenja pod povoljnim uvjetima te se rastavlja na sljedeći način:

(2.5.6.)

pri čemu:

A_div je prigušenje zbog geometrijske divergencije,

A_atm je prigušenje zbog apsorpcije u atmosferi,

A_boundary,F je prigušenje zbog rubnih uvjeta u propagacijskom mediju pod povoljnim uvjetima. Ono može sadržavati sljedeće članove:

A_ground,F što je prigušenje zbog tla pod povoljnim uvjetima,

A_dif,F što je prigušenje zbog difrakcije pod povoljnim uvjetima.

Za zadani put i frekvencijski pojas moguća su sljedeća dva scenarija:

– ili se A_ground,F izračunava bez difrakcije (A_dif,F = 0 dB) i A_boundary,F = A_ground,F,

ili se izračunava A_dif,F . Utjecaj tla uzima se u obzir u samoj jednadžbi za A_dif,F (A_ground,F = 0 dB). Time se dobiva A_boundary,F = A_dif,F.

Razina zvuka u homogenim uvjetima (L_H) za put (S,R)

Postupak je izričito identičan onom u slučaju povoljnih uvjeta prikazanom u prethodnom dijelu.

(2.5.7.)

Član A_H predstavlja ukupno prigušenje na putu širenja pod homogenim uvjetima te se rastavlja na sljedeći način:

(2.5.8.)

pri čemu:

A_div je prigušenje zbog geometrijske divergencije,

A_atm je prigušenje zbog apsorpcije u atmosferi,

A_boundary,H je prigušenje zbog rubnih uvjeta u propagacijskom mediju pod homogenim uvjetima. Ono može sadržavati sljedeće članove:

A_ground,H što je prigušenje zbog tla pod homogenim uvjetima,

A_dif,H što je prigušenje zbog difrakcije pod homogenim uvjetima.

Za zadani put i frekvencijski pojas moguća su sljedeća dva scenarija:

– ili se A_ground,H izračunava bez difrakcije (A_dif,H = 0 dB), a A_boundary,H = A_ground,H,

– ili se izračunava A_dif,H (Α_ground,H = 0 dB). Utjecaj tla uzima se u obzir u samoj jednadžbi za A_dif,H. Time se dobiva A_boundary,H = A_dif,H.

Statistički pristup u urbanim prostorima za put širenja (S,R)

U urbanim je prostorima dopušten statistički pristup izračunu širenja zvuka iza prvog reda zgrada pod uvjetom da je takva metoda odgovarajuće dokumentirana, što podrazumijeva i odgovarajuće informacije o kvaliteti metode. Ova metoda može zamijeniti izračun A_boundary,H i A_boundary,F aproksimacijom ukupnog prigušenja za izravni put i sve refleksije. Izračun će se temeljiti na prosječnoj gustoći zgrada i na prosječnoj visini svih zgrada u prostoru.

Dugotrajna zvučna razina za put širenja (S,R)

»Dugotrajna« razina zvuka duž puta širenja iz zadanog točkastog izvora dobiva se iz logaritamskog zbroja vrednovane zvučne energije pod homogenim uvjetima i zvučne energije pod povoljnim uvjetima.

Te se razine zvuka vrednuju prema srednjem broju pojava p povoljnih uvjeta u smjeru puta širenja (S,R):

(2.5.9.)

Napomena: Vrijednosti pojava za p izražene su u postocima. Na primjer, ako je vrijednost pojava 82 %, jednadžba (2.5.9.) bi imala p = 0,82.

Dugotrajne zvučne razine u točki R za sve putove širenja

Ukupna dugotrajna zvučna razina na prijemniku za neki frekvencijski pojas dobiva se zbrajanjem energetskih doprinosa iz svih putova N, uključujući sve tipove:

(2.5.10.)

pri čemu:

n je indeks putova između S i R.

U nastavku je opisano kako se pomoću zrcalnih izvora uzimaju u obzir refleksije. Postotak pojava povoljnih uvjeta u slučaju puta koji se reflektira od vertikalne prepreke identičan je pojavama na izravnom putu.

Ako je S' zrcalni izvor S, tad se pojava p’ puta (S’,R) smatra jednakom pojavi p puta (S_i ,R).

Dugotrajne zvučne razine na točki R u decibelima A (dBA)

Ukupna zvučna razina u decibelima A (dBA) dobiva se zbrajanjem razina u svakom frekvencijskom pojasu:

(2.5.11.)

pri čemu je i indeks frekvencijskog pojasa. AWC je A-vrednovana korekcija u skladu s međunarodnom normom IEC 61672-1:2003.

Ta razina L_Aeq,LT je konačni rezultat, to jest, dugotrajna A-vrednovana razina zvučnog tlaka na točki prijemnika u određenom referentnom vremenskom razdoblju (to jest, dan, večer, noć ili neko kraće razdoblje unutar dana, večeri ili noći).

2.5.6. Izračun širenja buke za cestovne, željezničke i industrijske izvore

Geometrijska divergencija

Prigušenje zbog geometrijske divergencije A_div odgovara smanjenju razine zvuka zbog udaljenosti širenja. Za točkasti izvor zvuka u slobodnom zvučnom polju prigušenje u dB dobiva se jednadžbom:

(2.5.12.)

pri čemu je d izravna trodimenzionalna udaljenost između izvora i prijemnika.

Atmosferska apsorpcija

Prigušenje zbog apsorpcije u atmosferi A_atm tijekom širenja na udaljenosti d dobiva se u dB jednadžbom:

(2.5.13.)

pri čemu:

d je izravna trodimenzionalna udaljenost između izvora i prijemnika u m,

α_atm je koeficijent atmosferskog prigušenja u dB/km na nazivnoj središnjoj frekvenciji za svaki frekvencijski pojas u skladu s normom ISO 9613-1.

Vrijednosti koeficijenta α_atm dane su za temperaturu 15 °C, relativnu vlažnost 70 % i atmosferski tlak 101 325 Pa. Izračunavaju se s točnim središnjim frekvencijama frekvencijskog pojasa. Te su vrijednosti sukladne s normom ISO 9613-1. Ako su meteorološki podaci dostupni, upotrebljava se dugoročni meteorološki prosjek.

Utjecaj tla

Prigušenje zbog utjecaja tla uglavnom je rezultat interferencije između reflektiranog zvuka i zvuka koji se širi izravno od izvora do prijemnika. To je prigušenje fizički povezano s akustičkom apsorpcijom tla iznad kojeg se zvučni val širi. Međutim, ono je također znatno ovisno o atmosferskim uvjetima za vrijeme širenja jer lom zrake mijenja visinu puta iznad tla pa čini utjecaj tla i tlo blizu izvora više ili manje znatnim.

U slučaju da na širenje između izvora i prijemnika utječe prepreka na ravnini širenja, utjecaj tla izračunava se odvojeno na strani izvora i na strani prijemnika. U tom se slučaju z_s i z_r odnose na položaj ekvivalentnog izvora i/ili prijemnika prema kasnije navedenom na mjestu gdje je prikazana jednadžba za izračun difrakcije A_dif.

Akustičko opisivanje tla

Svojstva akustičke apsorpcije tla uglavnom su povezana s njegovom poroznosti. Zbijeno je tlo u načelu reflektivnije, a porozno jače apsorbira.

Za potrebe radnog izračuna akustička se apsorpcija tla predstavlja bezdimenzionalnim koeficijentom G čije su vrijednosti između 0 i 1. Koeficijent G nije ovisan o frekvenciji. U tablici 2.5.a dane su vrijednosti koeficijenta G za tlo u vanjskom prostoru. Općenito, prosječne vrijednosti koeficijenta G na putu širenja su između 0 i 1.

Tablica 2.5.a: Vrijednosti koeficijenta G za različite tipove tla

G_path se definira kao udio apsorbirajućeg tla na cijelom putu širenja.

Kad su izvor i prijemnik toliko blizu da d_p ≤ 30(z_s + z_r), razlika između tipa tla koje se nalazi blizu izvora i tipa tla koje se nalazi blizu prijemnika je zanemariva. Kako bi se ova napomena uzela u obzir, faktor tla G_path se na kraju korigira na sljedeći način:

(2.5.14.)

pri čemu je G_s faktor tla na području izvora. G_s = 0 za ravne plohe cesta^[1](Apsorpcija poroznih cestovnih površina uzima se u obzir u modelu emisije.) i kolosijeke na čvrstoj podlozi. G_s = 1 za željezničke/pružne kolosijeke na zastoru. Za izvore buke industrijskih pogona i postrojenja ne postoji opći odgovor.

G se može povezati s otporom toka zraka.

Slika 2.5.b: Određivanje koeficijenta tla G_path na putu širenja

Sljedeća dva pododjeljka o izračunima pod homogenim i povoljnim uvjetima uvode opće zapise

Tablica 2.5.b: Slaganje između

Izračuni pod homogenim uvjetima

Prigušenje zbog utjecaja tla pod homogenim uvjetima izračunava se sljedećim jednadžbama:

ako G_path ≠ 0

(2.5.15.)

pri čemu:

(2.5.16.)

pri čemu se vrijednosti w dobivaju iz sljedeće jednadžbe:

(2.5.17.)

(2.5.18.)

je donja međa od A_ground,H.

Za put (S_i,R) pod homogenim uvjetima bez difrakcije:

ako G_path = 0 : A_ground,H = ‒3 dB

S difrakcijom, pogledajte odjeljak o difrakciji za definicije

Član

Izračuni pod povoljnim uvjetima

Utjecaj tla pod povoljnim uvjetima izračunava se jednadžbom za A_ground,H, ali ju je potrebno izmijeniti na sljedeći način:

Ako G_path ≠ 0

a) u jednadžbi za A_ground,H, visine z_s i z_r zamjenjuju se sa z_s + δ z_s + δ z_T i z_r + δ z_r + δ z_T, tim redom, pri čemu

(2.5.19.)

a_o =2 x 10^-4 m^-1 je obrnuto od polumjera zakrivljenosti krivulje

b) donja međa od A_ground,F ovisi o geometriji puta širenja:

(2.5.20.)

ako G_path = 0

A_ground,F, = A_ground,F,min

Korekcije za visinu δ z_s i δ z_r prenose učinak loma zvučne zrake. δ z_T uvrštava utjecaj turbulencije.

Za put (S_i,R) pod povoljnim uvjetima bez difrakcije:

S difrakcijom, pogledajte sljedeći odjeljak za definicije

Difrakcija

Općenito, difrakciju treba proučavati na vrhu svake prepreke koja se nalazi na putu širenja. Ako put širenja prolazi »dovoljno visoko« iznad brida difrakcije, može se zadati A_dif = 0 i izračunati izravan pogled, posebno kad se procjenjuje A_ground.

U praksi se za središnju frekvenciju svakog frekvencijskog pojasa uspoređuje razlika puta δ s vrijednosti – λ / 20. Ako prepreka ne uzrokuje difrakciju, što se, na primjer, utvrdi na temelju Rayleighjeva kriterija, nije potrebno izračunati A_dif za razmatrani frekvencijski pojas. Drugim riječima, u tom slučaju A_dif = 0. U suprotnom se A_dif izračunava prema opisu u nastavku ovog dijela. Ovo se pravilo primjenjuje pod homogenim i pod povoljnim uvjetima, za jednu difrakciju i za višestruku difrakciju.

Kad se za zadani frekvencijski pojas napravi izračun u skladu s postupkom opisanim u ovom odjeljku, A_ground se određuje kao jednak 0 dB pri izračunu ukupnog prigušenja. Utjecaj tla uzima se izravno u obzir u općoj jednadžbi za izračun difrakcije.

Ovdje predložene jednadžbe upotrebljavaju se za obradu difrakcija na tankim zaslonima, debelim zaslonima, zgradama, zemljanim uzvisinama (prirodnim ili umjetnim) i rubovima nasipa, usjeka i vijadukata.

Ako se na putu širenja naiđe na više prepreka koje izazivaju difrakciju, te se prepreke uzimaju kao višestruka difrakcija primjenom postupka opisanog u sljedećem odjeljku za izračun razlike puta.

Ovdje prikazani postupci koriste se za izračun prigušenja pod homogenim uvjetima i pod povoljnim uvjetima. Lom zrake uzima se u obzir u izračunu za razliku puta i za izračun utjecaja tla prije i poslije difrakcije.

Opća načela

Slika 2.5.c prikazuje opću metodu za izračun prigušenja zbog difrakcije. Ova se metoda temelji na razbijanju puta širenja u dva dijela: put »od izvora«, koji se proteže od izvora do točke difrakcije, i put »do prijemnika«, koji se proteže od točke difrakcije do prijemnika.

Izračunava se sljedeće:

•     utjecaj tla, od izvora, ∆_ground(S,O),

•     utjecaj tla, do prijemnika, ∆_ground(O,R),

•     i tri difrakcije:

•     između izvora S i prijemnika R: ∆_dif(S,R),

•     između zrcalnog izvora S^’ i R: ∆_dif(S’,R),

•     između S i prijemnika vala iz zrcalnog izvora R’: ∆_dif(S,R’).

1: Od izvora

2: Do prijemnika

Slika 2.5.c: Geometrija izračuna prigušenja zbog difrakcije

pri čemu:

S je izvor,

R je prijemnik,

S^’ je zrcalni izvor u odnosu na središnju ravninu tla na dijelu od izvora,

R’ je prijemnik vala iz zrcalnog izvora u odnosu na središnju ravninu tla na dijelu do prijemnika,

O je točka difrakcije,

z_s je ekvivalentna visina izvora S odnosu na središnju ravninu tla na dijelu od izvora,

z_o,s je ekvivalentna visina točke difrakcije O u odnosu na središnju ravninu tla na dijelu od izvora,

z_r je ekvivalentna visina prijemnika R u odnosu na središnju ravninu na dijelu do prijemnika,

z_o,r je ekvivalentna visina točke difrakcije O u odnosu na središnju ravninu tla na dijelu do prijemnika.

Nepravilnost tla između izvora i točke difrakcije te između točke difrakcije i prijemnika uzima se u obzir korištenjem ekvivalentnih visina izračunanih u odnosu na središnju ravninu tla, prvo na strani od izvora, a onda na strani do prijemnika (dvije središnje ravnine tla), u skladu s metodom opisanom u pododjeljku o znatnim visinama iznad tla.

Čista difrakcija

Za čistu difrakciju bez utjecaja tla prigušenje je zadano:

(2.5.21.)

pri čemu:

C_h = 1

(2.5.22.)

λ je valna duljina u nazivnoj središnjoj frekvenciji razmatranog frekvencijskog pojasa,

δ je razlika puta između puta difrakcije i izravnog puta (vidjeti sljedeći pododjeljak o izračunu razlike puta),

C" je koeficijent koji se upotrebljava kako bi se u obzir uzele višestruke difrakcije:

C" = 1 za jednu difrakciju.

U slučaju višestruke difrakcije, ako je e ukupna udaljenost puta, od O1 do O2 + od O2 do O3 + od O3 do O4 na temelju »metode elastičnog pojasa«, (vidjeti slike 2.5.d i 2.5.f) i ako je e veće od 0,3 m (inače je C" = 1), taj se koeficijent definira izrazom:

(2.5.23.)

Vrijednost ∆_dif se ograničava:

•     ako ∆_dif < 0: ∆_dif = 0 dB

•     ako ∆_dif > 25: ∆_dif = 25 dB za difrakciju na horizontalnom bridu i samo za član ∆_dif koji se nalazi u izračunu A_dif. Ova se gornja međa ne primjenjuje u članovima ∆_dif koji utječu na izračun ∆_ground ili za difrakciju na vertikalnom bridu (lateralna difrakcija) u slučaju izrade karte industrijske buke.

Izračun razlike puta

Razlika puta δ izračunava se na vertikalnoj ravnini na kojoj se nalaze izvor i prijemnik. Radi se o aproksimaciji u vezi s Fermatovim principom. Aproksimacija je ovdje (linijski izvori) i dalje primjenjiva. Razlika puta δ izračunava se u skladu sa sljedećim slikama, na temelju situacija na koje se naiđe.

Homogeni uvjeti

Slika 2.5.d: Izračun razlike puta pod homogenim uvjetima. O, O₁ i O₂ su točke difrakcije

Napomena: Za svaku je konfiguraciju zadan izraz δ.

Povoljni uvjeti

Slika 2.5.e: Izračun razlike puta pod povoljnim uvjetima (jedna difrakcija)

Pod povoljnim se uvjetima smatra da tri zakrivljene zvučne zrake

(2.5.24.)

Duljina zvučne zrake krivulje MN zapisuje se kao

(2.5.25.)

U načelu, potrebno je razmotriti tri scenarija u izračunu razlike puta pod povoljnim uvjetima δ_F (vidjeti sliku 2.5.e). U praksi su dovoljne dvije jednadžbe:

•     ako je pravocrtna zvučna zraka SR zakrivena preprekom (1. i 2. slučaj na slici 2.5.e):

(2.5.26.)

•     ako pravocrtna zvučna zraka SR nije zakrivena preprekom (3. slučaj na slici 2.5.e):

(2.5.27.)

pri čemu je A sjecište pravocrtne zvučne zrake SR i produljenja od prepreke koja uzrokuje difrakciju.

Za višestruke difrakcije pod povoljnim uvjetima:

•     potrebno je odrediti konveksnu ljusku koju definiraju razni potencijalni bridovi difrakcije,

•     ukloniti bridove difrakcije koji se ne nalaze na rubu konveksne ljuske,

•     izračunati δ_F utemeljen na duljinama zakrivljene zvučne zrake tako što će se staza difrakcije razbiti u onoliko zakrivljenih segmenata koliko bude potrebno (vidjeti sliku 2.5.f)

(2.5.28.)

Slika 2.5.f: Primjer izračuna razlike puta pod povoljnim uvjetima u slučaju višestrukih difrakcija

U scenariju prikazanom na slici 2.5.f razlika puta je:

(2.5.29.)

Izračun prigušenja A_dif

Prigušenje zbog difrakcije, u kojem su uzeti u obzir utjecaji tla na stranama od izvora i do prijemnika, izračunava se u skladu sa sljedećim općim jednadžbama:

(2.5.30.)

pri čemu:

• 1397319796∆_{dif (S,R)} je prigušenje zbog difrakcije između izvora S i prijemnika R,

• 1397319796∆_ground(S,O) je prigušenje zbog utjecaja tla na strani od izvora, vrednovano difrakcijom na strani od izvora; pri čemu se podrazumijeva da je O = O₁ u slučaju višestrukih difrakcija kao na slici 2.5.f,

• 1397319796∆_ground(O,R) je prigušenje zbog učinka tla na strani do prijemnika, vrednovano difrakcijom na strani do prijemnika (vidjeti sljedeći pododjeljak o izračunu člana ∆_ground(O,R)).

Izračun člana ∆_ground(S,O)

(2.5.31.)

pri čemu:

• 1397319796A_ground(S,O) je prigušenje zbog utjecaja tla između izvora S i točke difrakcije O. Taj se član izračunava prema navedenom u prethodnom pododjeljku o izračunima pod homogenim uvjetima i u prethodnom pododjeljku o izračunu pod povoljnim uvjetima, uz sljedeće hipoteze:

• 1397319796z_r=z_o,s,

• 1397319796G_path se izračunava između S i O,

•     pod homogenim uvjetima:

•     pod povoljnim uvjetima:

• 1397319796∆_dif(S’,R) je prigušenje zbog difrakcije između zrcalnog izvora S’ i R, izračunano kao u prethodnom pododjeljku o čistoj difrakciji,

• 1397319796∆_dif(S,R) je prigušenje zbog difrakcije između S i R, izračunano kao u pododjeljku VI.4.4.b.

Izračun člana ∆_ground(O,R)

(2.5.32.)

pri čemu:

• 1397319796A_{ground (O,R)} je prigušenje zbog utjecaja tla između točke difrakcije O i prijemnika R. Taj se član izračunava prema navedenom u prethodnom pododjeljku o izračunu pod homogenim uvjetima i u prethodnom pododjeljku o izračunu pod povoljnim uvjetima, uz sljedeće hipoteze:

• 1397319796z_s = z_o,r

• 1397319796G_path se izračunava između O i R.

Ovdje se ne treba uzimati u obzir korekcija G^’_path jer se izvorom smatra točka difrakcije. Stoga se G_path upotrebljava u izračunu utjecaja tla, uključujući član donje međe jednadžbe koji postaje – 3(1 – G_path).

•     pod homogenim uvjetima,

•     pod povoljnim uvjetima,

• 1397319796∆_dif(S,R’) je prigušenje zbog difrakcije između S i prijemnika vala iz zrcalnog izvora R’, izračunano kao u prethodnom odjeljku o čistoj difrakciji,

• 1397319796∆_dif(S,R) je prigušenje zbog difrakcije između S i R, izračunano kao u prethodnom pododjeljku o čistoj difrakciji.

Scenariji s vertikalnim bridovima

Jednadžba (2.5.21.) može se upotrijebiti za izračun difrakcija na vertikalnim bridovima (lateralne difrakcije) u slučaju buke industrijskih pogona i postrojenja. U tom se slučaju uzima A_dif = ∆ _dif(S,R) i zadržava se član A_ground. Dodatno, A_atm i A_ground se izračunavaju iz ukupne duljine puta širenja. A_div se i dalje izračunava iz izravne udaljenosti d. Jednadžbe (2.5.8.) i (2.5.6.) postaju:

(2.5.33.)

(2.5.34.)

∆_dif se svakako upotrebljava pod homogenim uvjetima u jednadžbi (2.5.34).

Refleksije na vertikalnim preprekama

Apsorpcijsko prigušenje

Refleksije na okomitim preprekama rješavaju se zrcalnim izvorima. Refleksije na fasadama zgrada i bukobranima se dakle tako rješavaju.

Prepreka se smatra vertikalnom ako je nagib u odnosu na vertikalu manji od 15°.

Kad se radi o refleksijama na predmetima čiji je nagib u odnosu na vertikalu veći od ili jednak 15°, ti se predmeti ne uzimaju u obzir.

Prepreke kod kojih je barem jedna dimenzija manja od 0,5 m ignoriraju se u izračunu refleksije, osim za posebne konfiguracije.^[2](Mreža manjih prepreka u ravnini i u pravilnim razmacima predstavlja primjer posebne konfiguracije.)

Imajte u vidu da se ovdje ne rješavaju refleksije na tlu. One se uzimaju u obzir u izračunima prigušenja zbog rubnih uvjeta (tlo, difrakcija).

Ako je L_WS razina snage izvora S i α_r koeficijent apsorpcije prepreke, kako je definirano u normi EN 1793-1:2013, tada je razina snage zrcalne slike S’ jednaka:

(2.5.35.)

pri čemu je 0 ≤ α_r < 1.

Širenje prethodno opisanih prigušenja zatim se primjenjuje na taj put (zrcalna slika, prijemnik) kao za izravan put.

Slika 2.5.g: Zrcalni odraz na prepreci koji se rješava metodom zrcalnih izvora (S: izvor, S’: zrcalni izvor, R: prijemnik)

Retrodifrakcijsko prigušenje

Pri geometrijskom istraživanju zvučnih putova pri refleksiji na vertikalnoj prepreci (zid, zgrada) položaj udara zrake u odnosu na gornji brid prepreke određuje više ili manje značajan udio energije koja se efektivno reflektira. Taj gubitak akustičke energije kad se zraka reflektira zove se retrodifrakcijsko prigušenje.

U slučaju mogućih višestrukih refleksija između dva vertikalna zida u obzir se uzima barem prva refleksija.

U slučaju rova (vidjeti na primjer sliku 2.5.h) retrodifrakcijsko prigušenje primjenjuje se na svaku refleksiju na potpornim zidovima.

Slika 2.5.h: Reflektirana zvučna zraka 4. reda u rovu: stvarni poprečni presjek (gore), razvijeni poprečni presjek (dolje)

Na ovom prikazu zvučna zraka dolazi do prijemnika »uzastopnim prolascima kroz« potporne zidove rova koji se time mogu usporediti s otvorima.

Pri izračunu širenja kroz otvor, zvučno polje prijemnika je zbroj izravnog polja i polja difrakcije zbog rubova otvora. To polje difrakcije osigurava kontinuitet prelaska između slobodnog i zasjenjenog područja. Kad se zraka približi bridu otvora, prigušuje se izravno polje. Izračun je identičan izračunu prigušenja zbog prepreke na slobodnom području.

Razlika puta δ’ povezana sa svakom retrodifrakcijom suprotna je od razlike puta između S i R u odnosu na svaki gornji brid O i to u prikazu u skladu s primijenjenim poprečnim presjekom (vidjeti sliku 2.5.i).

(2.5.36.)

Slika 2.5.i: Razlika puta za drugu refleksiju

Znak »minus« jednadžbe (2.5.36.) znači da se smatra da je prijemnik ovdje u slobodnom području.

Retrodifrakcijsko prigušenje ∆_retrodif dobiva se jednadžbom (2.5.37.) koja je slična jednadžbi (2.5.21.) s prerađenim zapisima.

(2.5.37.)

To se prigušenje primjenjuje na izravnu zraku svaki put kad ona »prođe kroz« zid ili zgradu (odrazi se od zida ili zgrade). Razina snage zrcalnog izvora S’ stoga postaje:

L_W1397969777 = L_W + 10 × lg (1 – α_r) ∆_retrodif

(2.5.38.)

U složenim konfiguracijama širenja mogu postojati difrakcije između refleksija ili između prijemnika i refleksija. U tom se slučaju retrodifrakcija na zidovima procjenjuje razmatranjem puta između izvora i prve difrakcijske točke R’ (koja se stoga smatra prijemnikom u jednadžbi (2.5.36.)). Načelo je prikazano na slici 2.5.j.

Slika 2.5.j: Razlika puta u prisutnosti difrakcije: stvarni poprečni presjek (gore), razvijeni poprečni presjek (dolje)

U slučaju višestrukih refleksija, dodaju se refleksije zbog svake pojedine refleksije.

2.6. Opće odredbe – buka zrakoplova

2.6.1. Definicije i simboli

Ovdje su opisani neki važni termini i njihovo značenje u kontekstu ovog dokumenta. Popis nije potpun; nabrojeni su samo izrazi i kratice koje se često koriste. Ostali izrazi opisani su na mjestima gdje se prvi put pojavljuju u tekstu.

Glavni matematički simboli koji se koriste u jednadžbama u tekstu navedeni su nakon popisa termina. Ostali simboli koji se koriste povremeno u tekstu i prilozima definirani su tamo gdje ih se koristi.

U ovom su dokumentu izrazi zvuk i buka međusobno zamjenjivi. Iako riječ buka ima subjektivne konotacije – akustičari je obično definiraju kao »neželjeni zvuk« – u kontekstu kontrole buke zrakoplova obično se podrazumijeva da ta riječ znači jednostavno zvuk – energija koju zrakom prenose zvučni valovi. Simbolom → označava se upućivanje na druge termine s popisa.

Termini

AIP	Zbornik zrakoplovnih informacija
Konfiguracija zrakoplova	Položaj pretkrilaca, zakrilaca i stajnog trapa.
Kretanje zrakoplova	Dolazak, odlazak ili drugo kretanje zrakoplova koje utječe na razinu buke oko aerodroma.
Podaci o buci i performansama zrakoplova	Podaci o akustičkim svojstvima i performansama različitih tipova zrakoplova, koji su potrebni za proces modeliranja. Ti podaci uključuju → odnose buka-snaga-udaljenost (NPD) i podatke koji su potrebni za izračun potiska / snage motora kao funkcije → letne konfiguracije. Obično se koriste podaci koje je dostavio proizvođač zrakoplova, a kad to nije moguće, podaci se ponekad dobivaju iz drugih izvora. Kad nikakvi podaci nisu dostupni, obično se uzimaju prilagođeni podaci sličnog zrakoplova – to se naziva supstitucijom.
Visina	Nadmorska visina.
Baza podataka ANP	Baza podataka o buci i performansama zrakoplova koja je uključena u Dodatak I.
A-vrednovana razina zvuka, LA	Ljestvica osnovne razine buke/zvuka koja se koristi za mjerenje okolišnog zvuka uključujući zvuk zrakoplova i na kojoj se temelji većina mjerenja kontura buke.
Tlocrt glavne putanje	Reprezentativna ili nazivna putanja ocrtana na zemlji, kojom se definira centar »snopa« sličnih putanja.
Osnovna razina zvučnog događaja	Razina zvučnog događaja kako je očitana iz baze podataka NPD.
Otpuštanje kočnica	→ Početak kretanja
Korigirani neto potisak	Pri zadanom režimu rada motora (npr. EPR ili N1) neto potisak opada u skladu s gustoćom zraka, dakle s visinom leta; korigirani neto potisak je vrijednost potiska na razini mora.
Kumulativna razina zvuka/buke	Izmjerena razina primljene buke u decibelima tijekom određenog vremenskog razdoblja, na točki blizu aerodroma, od avionskog prometa u normalnim uvjetima rada i na normalnim putanjama. Izračunava se evidentiranjem razine događaja zvuka/buke na tom mjestu.
Zbroj ili prosjek decibela	U nekim slučajevima navode se kao »energetske« ili »logaritamske« (za razliku od aritmetičkih) vrijednosti. Koristi se kad je prikladno zbrojiti ili izračunati prosjek energije zvuka; npr. ukupno u decibelima
Udio energije, F	Omjer zvučne energije koja je primljena na segmentu u odnosu na energiju koja je primljena na beskonačnoj putanji leta.
Režim rada motora	Vrijednost → parametra snage povezanog s bukom koji se koristi za određivanje emisije zvuka prema bazi podataka NPD.
Ekvivalentna (kontinuirana) razina zvuka, Leq	Mjera za dugoročni zvuk. Razina hipotetskog trajnog zvuka čija je energija, izmjerena u određenom vremenskom razdoblju, ekvivalentna energiji trenutačnog promjenjivog zvuka.
Razina zvučnog događaja	Ukupnost zvuka (ili buke) koja je registrirana kao posljedica prolaska aviona, izmjerena u decibelima → razina izloženosti zvuku
Letna konfiguracija	= → Konfiguracija zrakoplova + → Parametri leta
Parametri leta	Režim rada motora, brzina, bočni nagib i težina.
Putanja leta	Putanja aviona u zraku, definirana s tri dimenzije, obično u odnosu na mjesto početka zaleta ili prag sletne staze.
Segment putanje leta	Dio putanje leta zrakoplova koji se za potrebe modeliranja buke predstavlja ravnom linijom ograničene duljine.
Letna procedura	Slijed operativnih koraka koji posada zrakoplova ili sustav kontrole leta prati: izražava se promjenama letne konfiguracije kao funkcija udaljenosti na tlocrtu putanje.
Profil leta	Promjena visine aviona duž putanje (ponekad uključuje i promjene → letne konfiguracije) – koja se opisuje kao skup → točaka na profilu
Ravnina tla	(ili nazivna ravnina tla) horizontalna ravnina na površini tla na kojoj se nalazi referentna točka aerodroma prema kojoj se obično računaju konture.
Brzina po horizontali	Brzina zrakoplova u odnosu na fiksnu točku na tlu.
Tlocrt putanje	Vertikalna projekcija putanje leta na ravninu tla.
Visina	Udaljenost po vertikali između zrakoplova i → ravnine tla
Integrirana razina zvuka	Drugi termin je → razina izloženosti buci jednokratnog događaja.
ISA	Međunarodna standardna atmosfera – kako je definira ICAO. Ovim se definiraju varijacije temperature, tlaka i gustoće zraka prema nadmorskoj visini. Koristi se za normalizaciju rezultata izračuna u dizajnu zrakoplova i analizu testnih podataka.
Lateralno prigušenje	Povećano prigušenje zvuka s udaljenošću koje uzrokuje, izravno ili neizravno, površina tla. Značajno je pri malim elevacijskim kutovima (zrakoplova u odnosu na udaljenost od površine tla)
Najveća razina zvuka/buke	Najveća razina zvuka dosegnuta tijekom zvučnog događaja
Srednja razina mora, MSL	Standardna nulta visina zemaljske površine referentna za → ISA-u.
Neto potisak	Potisna sila koju motor prenosi na zmaj zrakoplova.
Buka	Buka se definira kao neželjeni zvuk. Međutim, mjerama kao što su A-vrednovana razina zvuka (LA) i efektivna percipirana razina buke (EPNL) razina zvuka se zapravo preračunava u razinu buke. Unatoč neodređenosti koja iz toga proizlazi, termini zvuk i buka ponekad se naizmjenično koriste u ovom dokumentu, kao i drugdje – posebno u kolokaciji s riječju razina.
Kontura buke	Crta oko zračne luke koja povezuje točke jednake kumulativne razine ili indeksa buke zrakoplova
Utjecaj buke	Neželjeni utjecaji buke na one koji su joj izloženi; važno je što se podrazumijeva da su izmjereni i izračunani podaci za buku indikatori utjecaja buke
Indeks buke	Mjera dugoročnog ili kumulativnog zvuka koji je u korelaciji s utjecajem zvuka na ljude (tj. smatra se da je pokazatelj utjecaja zvuka na ljude). Uz magnitudu zvuka može uzimati u obzir i druge faktore (naročito doba dana). Primjer toga je razina indikatora buke za dan-večer-noć LDEN.
Razina buke	Izmjerena razina zvuka u decibelima na ljestvici glasnoće ili bučnosti. Za okolišnu buku koju uzrokuju zrakoplovi obično se koriste dvije ljestvice: A-vrednovana razina zvuka i percipirana razina buke. U tim se ljestvicama primjenjuju različiti ponderi za zvuk različitih frekvencija – čime se oponaša ljudska percepcija.
Mjera buke	Izraz koji se koristi za opisivanje bilo koje izmjerene količine buke na položaju prijemnika, bez obzira radi li se o jednokratnom događaju ili ukupnosti buke u dužem vremenskom razdoblju. Dvije se mjere obično koriste za jedan zvučni događaj: maksimalna razina koja je dosegnuta tijekom događaja i razina izloženosti zvuku kao mjera ukupne zvučne energije određena uključivanjem vremenske komponente.
NPD odnosi/podaci (buka – snaga – udaljenost)	Razine zvučnih događaja u tablici kao funkcija udaljenosti ispod aviona u pravocrtnom, horizontalnom letu referentnom brzinom u referentnoj atmosferi, za svaki zadani režim rada motora. Podaci o utjecajima prigušenja zvuka zbog kružnog širenja vala (slabljenje s kvadratom udaljenosti) i apsorpcije u atmosferi. Udaljenost se definira okomito na putanju zrakoplova i os po širini zrakoplova (tj. okomito ispod zrakoplova u letu bez bočnog nagiba).
Parametar snage motora povezan s bukom	Parametar kojim se opisuje ili koji pokazuje potisnu snagu koju proizvodi motor zrakoplova i s kojim se može logički povezati emisija akustičke energije; pod njim se obično podrazumijeva → korigirani neto potisak. U tekstu se često navodi pod nazivom »snaga« ili »režim rada motora«.
Značenje za buku	Doprinos zvuku s određenog segmenta putanje leta je »značajan za buku« ako primjetno utječe na razinu zvučnog događaja. Zanemarivanjem segmenata koji nisu značajni za buku znatno se olakšava računalni izračun
Promatrač	→ Prijemnik
Proceduralni koraci	Propisani postupak profil leta – koraci uključuju promjene brzine i/ili visine.
Točka profila	Visina krajnje točke na segmentu putanje – na okomitoj ravnini iznad tlocrta putanje
Prijemnik	Primatelj buke koja dolazi s izvora; uglavnom na točki na tlu ili blizu nje
Referentna atmosfera	Tablica vrijednosti apsorpcije zvuka koja se koristi za standardiziranje podataka NPD (vidjeti Dodatak D)
Referentni dan	Skup atmosferskih uvjeta na temelju kojih se standardiziraju podaci za buku zrakoplova (ANP)
Referentno razdoblje	Nazivni vremenski interval koji se koristi za standardiziranje mjerenja jednokratnog izlaganja zvuku; 1 sekunda za → razinu izloženosti buci (SEL).
Referentna brzina	Brzina aviona po horizontali za koju se računaju podaci NPD → SEL
SEL	→ Razina izloženosti buci
Razina izloženosti buci jednokratnog događaja	Razina zvuka koju bi događaj imao kad bi se sva njegova zvučna energija ujednačila i skupila u standardni vremenski interval koji se naziva → referentno trajanje
Meka površina	Zemaljska površina koja je akustički »mekana«; obično se radi o travnatim površinama koje okružuju većinu aerodroma. Akustički »tvrde«, tj. jako reflektirajuće zemaljske, površine su primjerice beton i voda. Ovdje opisana metodologija kojom se mapiraju konture buke odnosi se na uvjete na mekim površinama.
Zvuk	Energija koja se prenosi zrakom longitudinalnim valovima koje registrira ljudsko uho
Prigušenje buke	Smanjenje intenziteta zvuka s udaljenošću na putu širenja zvučnog vala. Kad je riječ o buci zrakoplova, među uzrocima prigušenja nalaze se sferno širenje vala, apsorpcija u atmosferi i → lateralno prigušenje
Izloženost zvuku	Ukupna količina zvučne energije koja je primljena u određenom vremenskom period (imisija zvučne energije)
Razina izloženosti buci, LAE	(Kratica SEL) Standardna mjera prema ISO 1996-1 ili ISO 3891 = A-vrednovana razina izloženosti buci jednokratnog događaja s referentnim razdobljem od jedne sekunde.
Intenzitet zvuka	Razina zvuka koja je izmjerena u određenoj točki, povezana s akustičkom energijom (pokazatelj su izmjerene razine zvuka)
Razina zvuka	Količina zvučne energije izražena u decibelima. Primljeni zvuk mjeri se uz »frekvencijsko vrednovanje« ili bez njega; razine izmjerene uz vrednovanje obično se nazivaju razine buke
Duljina dionice/puta	Udaljenost do prvog odredišta zrakoplova u odlasku; pokazatelj je težine zrakoplova
Početak zaleta, SOR	Točka na uzletno-sletnoj stazi odakle zrakoplov u odlasku započinje postupak uzlijetanja. Drugi naziv je »otpuštanje kočnica«.
Stvarna brzina	Točna brzina zrakoplova u odnosu na zrak (brzina po horizontali bez vjetra)
Vrednovana ekvivalentna razina zvuka, Leq,W	Modificirana verzija Leq u kojoj se za buku primjenjuju različiti ponderi ovisno o dobu dana (obično za dan, večer i noć)

Simboli

d	Najkraća udaljenost od promatračke točke do segmenta putanje
dp	Udaljenost (pod pravim kutom u odnosu na putanju) od promatračke točke do putanje (izravna udaljenost)
dλ	Prilagođena udaljenost
Fn	Stvarni neto potisak po motoru
Fn/δ	Korigirani neto potisak po motoru
h	Visina zrakoplova (nadmorska visina)
L	Razina zvučnog događaja (nedefinirana ljestvica)
L (t)	Razina zvuka u vremenu t (nedefinirana ljestvica)
LA, LA(t)	A-vrednovana razina zvučnog tlaka (u vremenu t) izmjerena na zvučnoj skali za dugi zvuk
LAE	(SEL) Razina izlaganja buci
LAmax	Maksimalna vrijednost LA(t) tijekom događaja
LE	Razina izloženosti buci jednokratnog događaja
LE∞	Razina izloženosti buci jednokratnog događaja prema bazi podataka NPD
LEPN	Efektivna percipirana razina buke
Leq	Ekvivalentna (kontinuirana) razina zvuka
Lmax	Maksimalna vrijednost L(t) tijekom događaja
Lmax,seg	Maksimalna razina (buke) koja se stvara na segmentu
	Udaljenost pod pravim kutom od promatračke točke do tlocrta putanje
lg	Logaritam s bazom 10
N	Broj segmenata ili podsegmenata
NAT	Broj događaja kad Lmax premašuje određeni prag
P	Parametar snage u varijabli L(P,d) NPD-a
Pseg	Parametar snage relevantan za određeni segment
q	Udaljenost od početka segmenta do najbliže točke prilaženja
R	Radijus zaokreta
S	Standardna devijacija
s	Udaljenost duž tlocrta putanje
sRWY	Dužina uzletno-sletne staze
t	Vrijeme
te	Stvarno trajanje jednokratnog zvučnog događaja
t0	Referentno razdoblje za integriranu razinu zvuka
V	Brzina po horizontali
Vseg	Ekvivalentna brzina po horizontali na segmentu
Vref	Referentna brzina po horizontali za koju se definiraju podaci NPD
x,y,z	Lokalne koordinate
x’,y’,z’	Koordinate zrakoplova
XARP, YARP, ZARP	Zemljopisne koordinate referentne točke na aerodromu
z	Visina zrakoplova iznad ravnine tla / referentne točke na aerodromu
α	Parametar koji se koristi za izračunavanje korekcije za konačni segment ∆F
β	Elevacijski kut zrakoplova u odnosu na ravninu tla
ε	Kut bočnog nagiba zrakoplova
γ	Kut penjanja/snižavanja
ϕ	Depresijski kut (parametar za lateralnu usmjerenost)
λ	Ukupna duljina segmenta
ψ	Kut između smjera kretanja zrakoplova i linije od zrakoplova do promatrača
ξ	Smjer kretanja zrakoplova, mjeren u odnosu na magnetski sjever u smjeru kazaljke na satu
Λ(β, )	Lateralno prigušenje od zraka do tla
Λ(β)	Lateralno prigušenje od zraka do tla na velikoj udaljenosti
Γ( )	Faktor udaljenosti za lateralno prigušenje
∆	Promjena vrijednosti veličine ili korekcija (kako je u tekstu naznačeno)
∆F	Korekcija za konačni segment
∆I	Korekcija za položaj motora
∆I	Ponder za i-to doba dana, dB
∆rev	Negativni potisak
∆SOR	Korekcija za početak zaleta
∆V	Korekcija za trajanje (korekcija za brzinu)

Indeksi

2.6.2. Kvalitativni okvir

Točnost ulaznih vrijednosti

Sve ulazne vrijednosti koje utječu na razinu emisije izvora, uključujući položaj izvora, određuju se barem s točnosti koja odgovara nesigurnosti od ± 2dB(A) u razini emisije izvora (uz uvjet da su svi ostali parametri nepromijenjeni).

Upotreba unaprijed zadanih vrijednosti

Pri primjeni metode ulazni podaci moraju odražavati stvarno korištenje. Općenito se ne smije oslanjati na unaprijed zadane ulazne vrijednosti ili pretpostavke. Konkretno, putanje leta do kojih se došlo korištenjem podataka s radara moraju se koristiti kad god postoje i kad su podaci dovoljno kvalitetni. Upotreba unaprijed zadanih vrijednosti i pretpostavki prihvatljiva je, primjerice, za korištenje za modelirane rute umjesto putanja dobivenih korištenjem podataka s radara ako je prikupljanje stvarnih podataka povezano s nerazmjerno visokim troškovima.

Kvaliteta softvera koji se koristi za izračune

Softver koji se koristi za izračune mora biti dokazano sukladan s ovdje opisanim metodama, a to se dokazuje usporedbom rezultata s probnim slučajevima.

2.7. Buka zrakoplova

2.7.1. Cilj i područje primjene dokumenta

Karte kontura koriste se za označavanje dosega i veličine utjecaja buke zrakoplova oko zračnih luka, a taj se utjecaj iskazuje za to namijenjenim mjerama ili indeksima. Kontura je linija na kojoj je vrijednost indeksa konstantna. Vrijednost indeksa je zbroj, izračunat na poseban način, svih pojedinačnih događaja buke u određenom vremenskom periodu, koji se obično mjeri u danima ili mjesecima.

Buka na točkama na tlu, koju uzrokuju zrakoplovi u dolasku ili odlasku s aerodroma u blizini, ovisi o mnogim faktorima. Posebno su važni faktori tipovi zrakoplova i njihove pogonske skupine, snaga, položaj zakrilaca i postupci koji se tiču kontrole brzine za same zrakoplove; udaljenosti od predmetnih točaka do različitih putanja leta te lokalni topografski i vremenski uvjeti. Zračnim se lukama obično koriste različiti tipovi aviona, s različitim letnim procedurama i operativnim masama.

Konture se izvode matematičkim izračunom vanjskih granica indeksa lokalne buke. U ovom se dokumentu detaljno objašnjava kako izračunati razine zvučnog događaja pojedinog zrakoplova na jednoj promatračkoj točki, za određeni prelet zrakoplova ili vrstu preleta, na temelju kojih se nakon toga izračunava prosjeke ili se te vrijednosti akumulira kako bi se dobilo vrijednosti indeksa za tu točku. Potrebne vanjske granice indeksa izračunavaju se jednostavnim ponavljanjem izračuna po potrebi za različita kretanja zrakoplova, a učinkovitost se povećava isključivanjem događaja koji nisu »značajni za buku« (tj. koji ne doprinose bitno ukupnoj buci).

Ako aktivnosti povezane s radom zračne luke koje stvaraju buku ne doprinose primjetno ukupnoj izloženosti stanovništva buci zrakoplova i s njom povezanim konturama buke, može ih se zanemariti. Te aktivnosti uključuju: helikoptere, taksiranje, isprobavanje motora i upotrebu pomoćnih generatora energije. To ne znači nužno da je njihov utjecaj beznačajan pa se u slučaju takvih uvjeta procjena izvora buke može se provoditi kako je opisano u stavku 2.7.21. i 2.7.22.

2.7.2. Plan dokumenta

Postupak ocrtavanja konture buke prikazan je na slici 2.7.a. Konture se sastavljaju za različite svrhe pa o tome obično ovise zahtjevi za izvore i preliminarnu obradu ulaznih podataka. Konture kojima se prikazuje prošli utjecaj buke mogu se generirati iz zabilježenih podataka o operacijama zrakoplova – njihovog kretanja, težine, putanja leta koje se izmjerene na radarima itd. Konture koje se koriste za planiranje više se oslanjaju na predviđanja prometa i putanja leta kao i performansi i zvučnih karakteristika budućih zrakoplova.

Slika 2.7.a Postupak ocrtavanja kontura buke

Bez obzira na izvor podataka o letu, svako različito kretanje zrakoplova, dolazak ili odlazak, definira se geometrijom njegove putanje leta i emisijom zvuka zrakoplova koja nastaje tijekom njegova kretanja tom putanjom (kretanja koja su suštinski jednaka gledano prema buci i putanji leta dodaju se jednostavnim množenjem). Emisija buke ovisi o osobinama zrakoplova – uglavnom o snazi njegovih motora. Preporučena metodologija uključuje dijeljenje putanje leta na segmente. U odjeljcima 2.7.3. do 2.7.6. prikazuju se elementi metodologije i objašnjava princip segmentacije na kojem se metodologija temelji; zabilježena razina događaja buke je zbroj doprinosa sa svih segmenata putanje leta koji su »značajni za buku«, a svaki od njih može se izračunati neovisno od ostalih. U odjeljcima 2.7.3. do 2.7.6. također se prikazuju zahtjevi za ulazne podatke koji su potrebni za ocrtavanje kontura buke. Detaljne specifikacije operativnih podataka koji su potrebni iznesene su u Dodatku A.

U odjeljcima 2.7.7. do 2.7.13. opisano je kako se izračunavaju segmenti putanje leta na temelju preliminarno obrađenih ulaznih podataka. To uključuje analizu performansi leta zrakoplova, za koje su jednadžbe detaljno opisane u Dodatku B. Letne putanje mogu se znatno razlikovati – zrakoplovi koji slijede bilo koju rutu raspršeni su u širokom rasponu zbog razlika u atmosferskim uvjetima, težinama zrakoplova i operativnim procedurama, ograničenjima kontrole zračnog prometa itd. To se uzima u obzir statističkim opisivanjem svake putanje leta kao središnje ili »glavne« putanje uz koju postoji skup pomoćnih putanja. I to je objašnjeno u odjeljcima 2.7.7. do 2.7.13. s upućivanjem na dodatne informacije u Dodatku C.

U odjeljcima 2.7.14. do 2.7.19. navedeni su koraci koje treba slijediti u izračunu razine buke za jedan događaj buke koja se mjeri na tlu i koju uzrokuje jedan prelet zrakoplova. U Dodatku D opisuje se ponovni izračun podataka NPD za uvjete koji nisu referentni. U Dodatku E objašnjava se akustički dipol kao izvor zvuka za model kojim se definira zračenje zvuka s konačnih segmenata putanje leta.

Za primjene odnosa iz modela iz poglavlja 3. i 4. potrebni su, osim relevantnih putanja leta, odgovarajući podaci o buci i performansama predmetnog zrakoplova.

Ključni izračun je određivanje razine događaja za jedno kretanje zrakoplova promatrano s jedne promatračke točke. Taj se izračun mora ponoviti za svako kretanje zrakoplova na svakoj od unaprijed određenih točaka koje obuhvaćaju očekivane konture buke. Na svakoj se točki razine događaja na neki način zbrajaju ili im se izračunava prosjek, s ciljem izračuna »kumulativne razine« ili vrijednosti indeksa buke. Taj je dio procesa opisan u odjeljcima 2.7.20. i od 2.7.23 do 2.7.25.

U odjeljcima od 2.7.26. do 2.7.28. iznosi se kratak pregled mogućnosti i zahtjeva za pripisivanje kontura buke određenim vrijednostima indeksa buke. Time se daju smjernice za ocrtavanje kontura i naknadnu obradu.

2.7.3. Koncept segmentacije

Za svaki određeni zrakoplov u bazi podataka zabilježeni su osnovni NPD (buka – snaga – udaljenost) odnosi. Njima se kao funkcija udaljenosti određuju primljene razine zvučnog događaja izravno ispod zrakoplova^[3](Zapravo ispod zrakoplova pod kutom od 90 stupnjeva na os po širini zrakoplova u smjeru kretanja zrakoplova, odnosno okomito ispod zrakoplova u pravocrtnom letu (tj. bez bočnog nagiba).) – maksimalne i integrirane s vremenom – za zrakoplov koji leti horizontalno ujednačenom referentnom brzinom u određenim referentnim atmosferskim uvjetima i određenoj letnoj konfiguraciji. Za svrhe modeliranja buke najvažniji element, potisna snaga, predstavlja se parametrom snage povezanim s bukom; parametar koji se obično koristi je korigirani neto potisak. Osnovne razine događaja preuzete iz baze podataka korigiraju se za: prvo, razlike između stvarnih (tj. modeliranih) i referentnih atmosferskih uvjeta i (kad se radi o razinama izloženosti buci) brzinu zrakoplova te, drugo, za točke prijema koje nisu izravno ispod zrakoplova, razlike između buke koja zrači prema dolje i bočno zračene buke. Ovo posljednje potrebno je zbog lateralne usmjerenosti (efekti zbog položaja motora) i lateralnog prigušenja. Međutim, tako korigirane razine događaja buke i dalje se primjenjuju samo na ukupnu buku zrakoplova koji leti horizontalno ujednačenom brzinom.

Segmentacija je postupak u kojem se za modeliranje kontura buke prilagođavaju NPD i lateralni podaci s beskonačne putanje kako bi se izračunala buka koja dolazi do prijemnika s putanje na kojoj podaci nisu uvijek jednaki, tj. putanje na kojoj lete zrakoplovi u različitoj letnoj konfiguraciji. Za potrebe izračuna razine zvučnog događaja u jednom preletu zrakoplova putanja leta se predstavlja neprekidnim nizom pravocrtnih segmenata, a svaki od njih može se smatrati ograničenim dijelom beskonačne putanje za koju su poznati NPD i lateralne korekcije. Maksimalna razina događaja buke je jednostavno ona sa segmenta na kojem je izmjerena najveća vrijednost. Vremenski integrirana razina cijelog događaja buke izračunava se zbrajanjem buke koja je primljena s dovoljnog broja segmenata, tj. onih s kojih se značajno doprinosi ukupnom događaju buke.

Metoda kojom se procjenjuje koliko se s jednog konačnog segmenta doprinosi ukupnoj razini događaja buke u potpunosti je empirijska. Udio energije F – buka na segmentu koja se izražava kao udio buke s ukupne beskonačne putanje – opisuje se relativno jednostavnim izrazom koji može uzimati u obzir longitudinalnu usmjerenost buke zrakoplova i »pogled« s prijemnika na segment. Jedan od razloga zašto je jednostavna empirijska metoda općenito adekvatna je taj što većina buke u pravilu dolazi s najbližeg, obično susjednog, segmenta unutar kojeg se (ne na jednom od njegovih krajeva) nalazi najbliža točka približavanja (CPA) prijemniku. To znači da procjene buke sa segmenata koji nisu susjedni mogu biti progresivno približne što su dalje od prijemnika, a da to nema značajnog utjecaja na točnost.

2.7.4. Putanje leta: Projekcije putanja na zemljinu površinu i profili leta

U kontekstu modeliranja, putanja leta je potpuni opis kretanja zrakoplova u prostoru i vremenu^[4](Vrijeme se uračunava putem brzine zrakoplova.). Putanja i potisak (ili drugi parametar značajan za buku) podaci su koji su potrebni za izračun buke koja se stvara. Tlocrt putanje je okomita projekcija letne putanje na ravno tlo. Taj se podatak kombinira s profilom leta po vertikali čime se generira trodimenzionalna putanja leta. Za modeliranje po segmentima potrebno je da se putanja leta za svaki pojedinačni prelet zrakoplova opiše nizom ravnih segmenata. Način na koji se segmentacija provodi uvjetovan je potrebom da se uravnoteže preciznost i učinkovitost – stvarnu zakrivljenu putanju leta treba opisati dovoljno točno, uz istovremeno svođenje računalnog opterećenja i zahtjeva za podacima na najmanju moguću mjeru. Svaki segment mora biti definiran geometrijskim koordinatama njegovih krajnjih točaka te na njemu zabilježenim parametrima brzine zrakoplova i snage motora (o kojima ovisi emisija zvuka). Putanje leta i snaga motora mogu se utvrditi na različite načine, a glavni načini uključuju (a) sintezu niza proceduralnih koraka i (b) analizu izmjerenih podataka profila leta.

Sinteza putanje leta (a) zahtijeva poznavanje (ili pretpostavku) tlocrtâ putanja i njihovih lateralnih raspršenosti, težine zrakoplova, postupaka upravljanja potiskom, zakrilcima i stvarnom brzinom, nadmorske visine zračne luke, vjetra i temperature zraka. Jednadžbe za izračunavanje profila leta korištenjem zadanih aerodinamičkih parametara i parametara potiska iznesene su u Dodatku B. Svaka jednadžba uključuje koeficijente (i/ili konstante) koji se temelje na empirijskim podacima za svaki tip zrakoplova. Korištenjem jednadžbi za aerodinamičke performanse iz Dodatka B moguće je razmatrati bilo koju realnu kombinaciju operativne mase zrakoplova i letne procedure, uključujući i operacije s različitim ukupnim poletnim masama.

Analiza izmjerenih podataka (b), npr. iz uređaja za snimanje podataka o letu, s radara ili druge opreme za praćenje zrakoplova, uključuje »obrnuti inženjering«, u biti obrnut proces od procesa sinteze (a). Umjesto procjenjivanja ponašanja zrakoplova i pogonskih skupina na krajevima segmenata leta integriranjem efekata potiska i aerodinamičkih sila koje djeluju na zmaj zrakoplova, sile se procjenjuju promatranjem promjena visine i brzine zmaja zrakoplova. Postupci za obradu podataka o putanji leta opisani su u odjeljku 2.7.12.

U savršenoj aplikaciji za modeliranje buke svaki bi se pojedini let, u teoriji, mogao predstaviti neovisno; tako bi se osiguralo da je raspršenost letnih putanja u prostoru točno uzeta u obzir – što može biti jako bitno. Međutim, kako bi se pripremu podataka i računalno vrijeme zadržalo u razumnim granicama, uobičajena je praksa prikazati snopove letnih putanja malim brojem lateralno izmještenih »pomoćnih putanja«. (Raspršenost po vertikali obično se zadovoljavajuće prikazuje uračunavanjem efekata različitih težina zrakoplova na vertikalnim profilima).

2.7.5. Buka i performanse zrakoplova

U bazi podataka ANP iz Dodatka I. obuhvaćena je većina tipova zrakoplova u uporabi. Podaci za tipove ili inačice zrakoplova za koje podaci nisu navedeni mogu se supstituirati podacima za druge, slične tipove zrakoplova s popisa.

Baza podataka ANP uključuje unaprijed određene »proceduralne korake« kako bi se omogućilo generiranje profila leta za najmanje jednu proceduru za smanjivanje buke u odlasku. U novijim se zapisima u bazi podataka nalaze dvije različite procedure za smanjivanje buke u odlasku.

2.7.6. Zračna luka i zrakoplovne operacije

Specifični podaci za lokaciju iz kojih se izračunavaju konture buke za određenu situaciju u zračnoj luci uključuju sljedeće:

Opći podaci o zračnoj luci

•     Referentna točka aerodroma (za jednostavno smještanje aerodroma na odgovarajuće zemljopisne koordinate). Referentna točka određuje se kao polazište za lokalni Kartezijev koordinatni sustav koji se koristi u postupku izračuna.

•     Referentna visina aerodroma (= nadmorska visina referentne točke na aerodromu). To je visina nazivne ravnine tla prema kojoj se, kada nema korekcija zbog topografije, definiraju konture buke.

•     Prosječni meteorološki parametri na ili blizu referentne točke aerodroma (temperatura, relativna vlažnost, prosječna brzina vjetra i smjer vjetra).

Podaci o uzletno-sletnoj stazi

Za svaku uzletno-sletnu stazu:

•     Oznaka uzletno-sletne staze

•     Referentna točka uzletno-sletne staze (lokalne koordinate centra uzletno-sletne staze)

•     Duljina uzletno-sletne staze, smjer i srednji nagib.

•     Lokacija mjesta početka zaleta i praga sletne staze^[5](Pomaknuti pragovi mogu se uzeti u obzir definiranjem dodatnih uzletno-sletnih staza.).

Podaci o tlocrtu putanje

Tlocrti putanja zrakoplova opisuju se koordinatama na (horizontalnoj) ravnini tla. Izbor izvora podataka za tlocrte putanja ovisi o tome jesu li ili nisu dostupni relevantni radarski podaci. Ako jesu, statističkom analizom podataka utvrđuje se glavna putanja i pogodne (raspršene) pomoćne putanje. Ako nisu, glavne se putanje obično generiraju upotrebom za to pogodnih proceduralnih podataka, npr. korištenjem procedura za standardni instrumentalni odlazak iz Zbornika zrakoplovnih informacija. U tom se konvencionalnom opisu nalaze sljedeći podaci:

•     Oznaka uzletno-sletne staze od koje putanja počinje

•     Opis polazišta putanje (početak zaleta, prag sletne staze)

•     Duljina segmenata (za zaokrete, radijus i promjenu smjera)

To su minimalni podaci potrebni za definiranje glavne putanje. Međutim, izračun prosječnih razina buke na temelju pretpostavke da zrakoplovi točno slijede nazivne rute može dovesti do lokaliziranih grešaka od nekoliko decibela. Stoga se mora prikazati i lateralna raspršenost pa su potrebni sljedeći dodatni podaci:

•     Širina snopa putanja (ili drugi statistički podatak za raspršenost) na svakom kraju segmenta

•     Broj pomoćnih putanja

•     Distribucija kretanja okomito u odnosu na glavnu putanju

Podaci o zračnom prometu

Podaci o zračnom prometu su:

•     vremenski period na koji se podaci odnose i

•     broj kretanja (dolazaka i odlazaka) za svaki tip zrakoplova na svakoj putanji leta, podijeljen na (1) vrijeme dana u skladu s prikladnim opisima svojstava buke, (2) za odlaske, operativne mase zrakoplova ili dužine dionica i (3) ako je potrebno, operativne procedure.

Za većinu indikatora buke potrebno je definirati događaje (tj. kretanja zrakoplova) kao prosječne dnevne vrijednosti tijekom određenih doba dana (npr. dan, večer i noć) – vidjeti odjeljke od 2.7.23. do 2.7.25.

Topografski podaci

Teren oko većine zračnih luka je relativno ravan. Međutim, to nije uvijek slučaj pa je ponekad potrebno uzeti u obzir varijacije u visini terena u odnosu na referentnu nadmorsku visinu zračne luke. Nagib terena može biti osobito značajan u blizini prilaznih putanja, gdje zrakoplov leti na relativno maloj visini.

Podaci o visini terena obično se bilježe kao skup (x, y, z) koordinata na pravokutnoj mreži s određenom veličinom polja. Međutim, parametri za mrežu nadmorskih visina vjerojatno će biti različiti od onih za mrežu koja se koristi za izračun buke. U takvim slučajevima može se koristiti linearna interpolacija kako bi se procijenile potrebne koordinate za z u mreži za izračun buke.

Sveobuhvatna analiza efekata značajno neravnog tla na širenje zvuka složena je i izlazi iz okvira ove metode. Umjerena neravnost može se uračunati uz pretpostavku »pseudo-ravnog« tla; tj. jednostavnim uzimanjem više ili niže razine ravnine tla u odnosu na lokalnu nadmorsku visinu tla (relativno u odnosu na referentnu ravninu tla) za svaku točku prijema (vidjeti odjeljak 2.7.4.).

Referentni uvjeti

Međunarodni podaci za buku i performanse zrakoplova (ANP) korigiraju se prema standardnim referentnim uvjetima koji su u širokoj upotrebi za studije o buci oko zračnih luka (vidjeti Dodatak D).

Referentni uvjeti za podatke NPD

Standardizirana mjerenja zvuka zrakoplova vrše se 1,2 metra iznad površine tla. Međutim, o ovome nije potrebno posebno voditi računa jer se za svrhe modeliranja može pretpostaviti da je za razinu događaja buke visina prijemnika relativno nebitna^[6](6 Ponekad se zahtijeva izračun za visinu od 4 metra ili više. Usporedba mjerenja na 1,2 metra i 10 metara i teoretski izračun efekata tla pokazuju da su varijacije A-vrednovane razine izloženosti buci relativno neosjetljive na visinu prijemnika. Varijacije su općenito manje od jednog decibela, osim ako je maksimalni kut prijema zvuka manji od 10° i ako A-vrednovani spektar na prijemniku dostiže maksimalnu vrijednost na frekvencijama između 200 i 500 Hz. Spektar u kojem dominiraju tako niske frekvencije zvuka moguć je npr. na velikim udaljenostima za motore s niskim prijenosnim omjerom (low-bypass ratio engines) i elisne motore koji proizvode diskretne niskofrekventne zvukove.).

Usporedbe procijenjenih i izmjerenih razina buke oko zračnih luka pokazuju da se podaci NPD mogu smatrati primjenjivima kada su prosječni uvjeti blizu površine u sljedećim okvirima:

•     Temperatura zraka manja od 30 °C

•     Umnožak temperature zraka (°C) i relativne vlažnosti (u postocima) veći od 500

•     Brzina vjetra manja od 8 metara u sekundi (15 čvorova)

To su uvjeti za koje se može pretpostaviti da vladaju na većini glavnih zračnih luka u svijetu.

U Dodatku D iznesena je metoda za pretvaranje podataka NPD u prosječne lokalne uvjete koji su izvan tih okvira, ali se za ekstremne slučajeve preporučuje obraćanje relevantnim proizvođačima zrakoplova.

Referentni uvjeti za bilježenje aerodinamičkih podataka aviona i podataka za motore

Iako se aerodinamički podaci i podaci o motorima iz ANP-a temelje na ovim uvjetima, može ih se koristiti onakve kako su navedeni u tablici i za nereferentne nadmorske visine uzletno-sletne staze i prosječne temperature zraka u državama ECAC-a, a da se pri tome ne utječe značajno na preciznost izračunate konture kumulativne prosječne razine zvuka. (vidjeti Dodatak B.)

U bazi podataka ANP navedena je tablica aerodinamičkih podataka za ukupnu masu pri uzlijetanju i ukupnu masu pri slijetanju koje se spominju u točkama 3 i 4 gore. Iako za izračun kumulativne buke same aerodinamičke podatke ne treba korigirati za iznose ostalih ukupnih masa, izračun letnih profila pri uzlijetanju i penjanju postupcima koji su opisani u Dodatku B temelji se na odgovarajućim operativnim ukupnim uzletnim masama.

2.7.7. Opis putanje leta

Za model buke potrebno je opisati svako različito kretanje zrakoplova njegovom trodimenzionalnom putanjom leta, varijacijama u snazi motora i brzinom na toj putanji. U pravilu jedno modelirano kretanje predstavlja dio ukupnog prometa u zračnoj luci, tj. određeni broj (pretpostavljenih) identičnih kretanja istog tipa zrakoplova, iste težine i s istim operativnim procedurama na jednom tlocrtu putanje. Ta putanja može biti jedna od više raspršenih »pomoćnih putanja« koje se koriste za modeliranje snopa putanja za jednu određenu rutu. Snopovi tlocrtâ putanja, vertikalni profil i operativni parametri za zrakoplove definiraju se korištenjem ulaznih podataka za određenu situaciju, zajedno sa podacima o zrakoplovima iz baze podataka ANP.

NPD podaci (buka – snaga – udaljenost iz baze podataka ANP) vrijede za buku zrakoplova koji prelijeće po idealiziranim vodoravnim putanjama leta beskonačne duljine ujednačenom brzinom i konstantnom snagom motora. Za prilagođavanje tih podataka putanjama leta u završnom području koje karakteriziraju česte promjene snage i brzine svaka se putanja dijeli na ravne segmente ograničene duljine; nakon toga se doprinos buci sa svakog od tih segmenata zbraja na promatračkom mjestu.

2.7.8. Odnosi između putanja leta i letnih konfiguracija

O trodimenzionalnoj putanji leta zrakoplova ovise geometrijski aspekti zračenja i širenja zvuka između zrakoplova i promatrača. Pri određenoj masi zrakoplova i određenim atmosferskim uvjetima putanja leta je u potpunosti određena slijedom promjena u snazi motora, položaju zakrilaca i promjenama visine kojima upravlja pilot (ili automatski sustav za upravljanje letom) slijedeći rute na visinama i pri brzinama koje određuje kontrola zračnog prometa – u skladu sa standardnim operativnim procedurama operatera zrakoplova. Tim se uputama i postupcima putanja leta dijeli u različite faze koje tvore prirodne segmente. Po horizontalnoj ravnini one uključuju ravne dionice, određene kao udaljenost do sljedećeg zaokreta, i zaokrete, koji su definirani radijusom i promjenom smjera. Na vertikali, segmenti su definirani vremenom i/ili udaljenošću koji su potrebni za postizanje zahtijevanih promjena brzine kretanja prema naprijed i/ili visine pri određenoj zadanoj snazi i položaju zakrilaca. Odgovarajuće koordinate po vertikali se često nazivaju točkama profila.

Za svrhe modeliranja buke, podaci o putanji leta izvode se ili sintezom iz skupa proceduralnih koraka (tj. koraka koje slijedi pilot) ili analizom podataka s radara – fizičkim mjerenjem stvarnih putanja leta. Bez obzira na metodu koja se koristi, horizontalni i vertikalni izgled putanje leta se svodi na krivulje po segmentima. Njezin oblik po horizontali (tj. njezina dvodimenzionalna projekcija na tlo) je tlocrt putanje koji je definiran usmjeravanjem na rutu u dolasku ili odlasku. Njezinim se oblikom po vertikali, obilježenim točkama profila, kao i povezanim parametrima brzine, bočnog nagiba i režima rada motora, definira profil leta koji ovisi o letnim procedurama koje obično određuje proizvođač zrakoplova i/ili operater. Putanja leta se izvodi spajanjem dvodimenzionalnog profila leta s dvodimenzionalnim tlocrtom putanje kako bi se sastavio slijed trodimenzionalnih segmenata putanje.

Važno je imati na umu da za određeni skup proceduralnih koraka profil ovisi o tlocrtu putanje; tj. pri jednakom potisku i brzini, brzina penjanja zrakoplova je manja u zaokretima nego u pravocrtnom letu. Iako se ovim uputama objašnjava kako uračunati tu međuovisnost, mora se priznati da bi to zahtijevalo vrlo velike dodatne računalne resurse pa korisnici mogu slobodno pretpostaviti da se za svrhe modeliranja buke profil leta i tlocrt putanje mogu smatrati neovisnim veličinama, tj. da nijedan zaokret ne utječe na profil penjanja. Međutim, važno je definirati promjene u bočnom nagibu koje su potrebne za zaokrete jer to ima važan utjecaj na usmjerenost emisije zvuka.

Buka primljena sa segmenta putanje leta ovisi o geometriji segmenta u odnosu na promatrača i letnoj konfiguraciji zrakoplova. Te su dvije veličine ovisne jedna o drugoj – promjena jedne uzrokuje promjenu druge pa je potrebno osigurati da je za sve točke na putanji konfiguracija zrakoplova u skladu s njegovim kretanjem po putanji.

U sintezi putanje leta, tj. kad se putanja leta generira iz skupa »proceduralnih koraka« kojima se opisuju postupci pilota i njegov odabir snage motora, kuta zakrilaca i ubrzanja/brzine po vertikali, potrebno je izračunati kretanje. U analizi putanje leta stvar je obrnuta: režim rada motora mora se procijeniti iz podataka o kretanju zrakoplova koji su dobiveni radarom ili ponekad, u posebnim studijama, iz podataka zabilježenih uređajem za snimanje podataka o letu (iako je tada snaga motora obično uključena u podatke). U oba slučaja koordinate i letni parametri sa svih krajnjih točaka segmenata moraju se uračunati pri izračunu buke.

U Dodatku B iznesene su formule koje se odnose na sile koje djeluju na zrakoplov i njegovo kretanje te se objašnjava postupak definiranja svojstava segmenata koji sačinjavaju putanju leta. Vrste segmenata su (u zagradama se navode dijelovi Dodatka B koji se na njih odnose) zalet pri uzlijetanju (B5), penjanje konstantnom brzinom (B6), smanjivanje snage (B7), ubrzavanje pri penjanju i uvlačenje zakrilaca (B8), ubrzavanje pri penjanju nakon uvlačenja zakrilaca (B9), snižavanje i usporavanje (B10) i završno prilaženje pri slijetanju (B11).

Neizbježno je da modeliranje u praksi uključuje pojednostavljivanje u većoj ili manjoj mjeri – zahtjevi za pojednostavljivanje ovise o samoj primjeni, važnosti rezultata i resursima koji su na raspolaganju. Općenita je pretpostavka pri pojednostavljivanju, čak i za najsloženije primjene, ta da su za uračunavanje raspršenosti putanja leta profili leta i konfiguracije na svim pomoćnim putanjama jednaki kao i oni na glavnoj putanji. Budući da se koristi najmanje 6 pomoćnih putanja (vidjeti odjeljak 2.7.11.), na taj se način izračun znatno pojednostavljuje uz vrlo mali gubitak preciznosti.

2.7.9. Izvori podataka o putanji leta

Podaci s radara

Iako se iz zrakoplovnih uređaja za bilježenje podataka o letu mogu dobiti vrlo kvalitetni podaci, teško ih je upotrijebiti za svrhe modeliranja buke te se podaci s radara smatraju najdostupnijim izvorom informacija o stvarnim putanjama leta oko zračnih luka^[7](Iz zrakoplovnih uređaja za bilježenje podataka o letu dobivaju se detaljni operativni podaci. Međutim, ti podaci nisu lako dostupni i njihovo dobivanje nije jeftino; stoga je upotreba tih podataka za modeliranje buke obično ograničena na posebne projekte i studije razvoja modelâ.). Budući da ih se obično može dobiti iz aerodromskih sustava za praćenje buke i putanja leta, njima se sve više koristi i za modeliranje buke.

Na sekundarnom nadzornom radaru putanja leta vidi se kao niz točaka s definiranim koordinatama u intervalima koji odgovaraju jednom punom okretu prijemne antene radara – obično oko 4 sekunde. Položaj zrakoplova u zraku određuje se u polarnim koordinatama (udaljenost i azimut) radarskog odraza (iako nadzorni sustav obično pretvara polarne koordinate u koordinate Kartezijeva koordinatnog sustava); visinu zrakoplova^[8](Obično se mjeri kao visina iznad srednje razine mora (tj. u odnosu na vrijednost od 1013 mB), a aerodromski nadzorni sustavi prilagođavaju taj podatak prema nadmorskoj visini zračne luke.) mjeri visinomjer u samom zrakoplovu i šalje ga računalu kontrole zračnog prometa pomoću transpondera koji se aktivira radarskom zrakom. Pri tome su, zbog elektromagnetskih smetnji i ograničene rezolucije podataka, neizbježne znatne pogreške u određivanju položaja zrakoplova (ali one nisu značajne za svrhe kontrole zračnog prometa). Dakle, kad je potrebno izvesti podatke o putanji leta određenog zrakoplova, neophodno je uskladiti dobivene podatke korištenjem za to prikladnog načina iscrtavanja krivulje. Međutim, za modeliranje buke obično se traži statistički opis snopa putanja leta; npr. za sva kretanja na određenoj ruti ili samo za one određenog tipa zrakoplova. Pri tome se greške u mjerenju povezane s odgovarajućim statističkim podacima mogu izvođenjem prosjeka smanjiti tako da ne budu značajne.

Proceduralni koraci

U mnogim slučajevima nije moguće modelirati putanje leta na temelju podataka s radara – bilo zato što nisu dostupna potrebna sredstva, ili zato što se radi o budućoj situaciji za koju ne postoje relevantni radarski podaci.

U nedostatku radarskih podataka ili kad njihova upotreba nije prikladna za svrhu, nužno je procijeniti putanje leta na temelju dostupnih operativnih radnih materijala, primjerice uputa koje posade zrakoplova dobivaju iz zbornika zrakoplovnih informacija i priručnika za određene zrakoplove, koji se ovdje obuhvaćaju zbirnim terminom proceduralni koraci. Za interpretaciju tih materijala savjetuje se s tijelima nadležnima za kontrolu zračnog prometa i korisnicima zrakoplova, prema potrebi.

2.7.10. Koordinatni sustavi

Lokalni koordinatni sustav

Lokalni koordinatni sustav (x,y,z) koji se koristi je Kartezijev sustav, a ishodište (0,0,0) mu je referentna točka u zračnoj luci (X_ARP,Y_ARP,Z_ARP), pri čemu je Z_ARP referentna nadmorska visina zračne luke, a z = 0 nazivna ravnina tla prema kojoj se obično računaju konture. Smjer kretanja zrakoplova ξ na ravnini xy mjeri se u odnosu na magnetski sjever u smjeru kazaljke na satu (vidjeti sliku 2.7.b). Sve lokacije promatračkih mjesta, osnovna mreža za izračun i točke na konturama buke izražavaju se u lokalnim koordinatama^[9](Obično su osi lokalnog koordinatnog sustava paralelne s osi zemljopisne karte na koju se konture iscrtavaju. Međutim, kako bi se dobile simetrične konture bez upotrebe detaljne mreže koordinata za izračun, ponekad je korisno odabrati os x paralelnu s uzletno-sletnom stazom (vidjeti odjeljke od 2.7.26. do 2.7.28.).).

Slika 2.7.b: Lokalni koordinatni sustav (x,y,z) i fiksna koordinata s

Koordinatni sustav za tlocrt putanje

Ova je koordinata specifična za svaki tlocrt putanje i predstavlja udaljenost s koja se mjeri na putanji u pravcu leta. Za odlaznu putanju s se mjeri od početka zaleta, a za prilazne putanje od početka praga sletne staze. Stoga je s negativan broj u područjima

•     iza točke početka zaleta za zrakoplove u odlasku i

•     ispred točke prelaženja praga sletne staze za zrakoplove u prilaženju.

Operativni parametri leta kao što su visina, brzina i režim rada motora izražavaju se kao funkcije od s.

Koordinatni sustav za zrakoplov

Ishodište Kartezijeva koordinatnog sustava za zrakoplov (x’,y’,z’) je trenutni položaj zrakoplova. Osi su definirane kutom penjanja γ, pravcem kretanja zrakoplova ξ i bočnim nagibom ε (vidjeti sliku 2.7.c).

Slika 2.7.c: Koordinatni sustav za zrakoplov (x’,y’,z’)

Uračunavanje topografije

Pri procjeni daljine širenja d, u slučajevima kada se mora uzeti u obzir topografija (vidjeti odjeljak 2.7.6.), koordinata visine zrakoplova z mijenja se sa z = z – z_o (pri čemu je z_o z koordinata promatračkog mjesta O). Odnos između zrakoplova i promatrača prikazan je na slici 2.7.d. Za definicije d i

Slika 2.7.d: Nadmorska visina tla duž putanje leta (lijevo) i bočno od nje (desno). Nazivna ravnina tla z = 0 prolazi kroz referentnu točku aerodroma. O je promatračko mjesto.

2.7.11. Tlocrti putanja

Glavne putanje

Glavna putanja označava centar snopa putanja kojima se kreću zrakoplovi na određenoj ruti. Za modeliranje buke zrakoplova ona se definira ili (i.) unaprijed određenim operativnim podacima kao što su upute pilotima u zbornicima zrakoplovnih informacija ili (ii.) statističkom analizom podataka s radara kako je objašnjeno u odjeljku 2.7.9. – ako su dostupni i prikladni za potrebe studije koja uključuje modeliranje. Izvođenje putanje korištenjem operativnih uputa obično je jednostavno jer se tim uputama propisuje slijed odsječaka putanje koji su ili ravni i definirani duljinom i smjerom, ili su lukovi kružnih putanja definirani oštrinom zaokreta i promjenom smjera; za ilustraciju vidjeti sliku 2.7.e.

Slika 2.7.e: Geometrija tlocrta putanje u smislu zaokreta i ravnih segmenata

Iscrtavanje glavne putanje prema radarskim podacima je nešto složenije, prvo zato što je oštrina zaokreta u stvarnosti promjenjiva, a drugo zato što putanja nije sasvim jasna zbog nepreciznih podataka (rasipanja). Kako je prethodno objašnjeno, još nisu razvijeni formalni postupci pa je uobičajena praksa da se segmenti – ravni i zakrivljeni – sparuju prema prosječnim položajima izračunanima prema radarskim odrazima na intervalima duž rute. Vjerojatno je da će u budućnosti biti razvijeni računalni algoritmi za ovu svrhu, no trenutačno odluka kako najbolje upotrijebiti dostupne podatke ostaje na osobi koja izvodi modeliranje. Važan je faktor činjenica da iz brzine i radijusa zaokreta zrakoplova proizlazi kut bočnog nagiba, a kako se objašnjava u odjeljku 2.7.19., o asimetrijama u zračenju zvuka duž putanje leta i položaju same putanje leta ovisi buka na tlu.

Teoretski, prijelaz bez međufaza iz pravocrtnog leta u zaokret s određenim radijusom zahtijevao bi trenutačnu promjenu bočnog nagiba zrakoplova ε, što je fizički nemoguće. U stvarnosti je potrebno određeno vrijeme da bočni nagib dostigne vrijednost koja je potrebna za zadržavanje zadane brzine i radijusa zaokreta r, a u tom vremenu radijus se smanjuje od beskonačnog do r. Za svrhe modeliranja to smanjivanje radijusa može se zanemariti pa se uzima da se bočni nagib konstantno povećava od nule (ili druge početne vrijednosti) do ε na početku zaokreta i da je sljedeća vrijednost ε na kraju zaokreta^[11](Korisniku se prepušta odluka kako će najbolje uračunati te podatke, ovisno o tome kako se definiraju radijusi zaokreta. Ako je početna točka slijed ravnih ili lučnih segmenata , relativno jednostavna mogućnost je ubacivanje segmenata s prijelazima bočnog nagiba na početak i kraj zaokreta u kojem se zrakoplov ujednačeno naginje (npr. izraženo u °/m ili °/s).).

Raspršenost putanja leta

Ako je to moguće, određivanje lateralne raspršenosti i reprezentativnih pomoćnih putanja temelji se na relevantnom iskustvu sa zračne luke za koju se studija izrađuje; obično se to radi analizom radarskih podataka. Prvi je korak grupirati podatke prema rutama. Putanje u odlasku obilježene su znatnom lateralnom raspršenošću koja se pri točnom modeliranju mora uzeti u obzir. Rute u dolasku obično se spajaju u vrlo uzak snop na završnoj prilaznoj putanji i obično je dovoljno da se svi dolasci predstave jednom putanjom. Međutim, ako su snopovi prilaznih ruta široko raspršeni unutar kontura buke, možda ih bude potrebno prikazati pomoćnim putanjama na isti način kao što se prikazuju putanje u odlasku.

Uobičajena je praksa da se podaci za jednu rutu uzmu kao uzorak iz jedne populacije; tj. da ih se prikaže kao jednu glavnu putanju i jedan skup raspršenih putanja. Međutim, ako se pregledom ustanovi da se podaci za različite kategorije zrakoplova ili različite operacije znatno razlikuju (npr. ako veliki i mali zrakoplovi imaju bitno različite radijuse zaokreta), može biti poželjno dodatno razdijeliti podatke u različite snopove. Za svaki snop lateralna se raspršenost određuje kao funkcija udaljenosti od početne točke; kretanja se tada, statističkom distribucijom, raspoređuju između glavne putanje i prikladnog broja raspršenih pomoćnih putanja.

U principu nije preporučljivo zanemarivati utjecaje raspršenosti putanja pa se u odsutnosti izmjerenih podataka s cijelog snopa putanja koristi funkcija konvencionalne distribucije kako bi se definirao nazivni bočni raspon putanja oko glavne putanje. Izračunate vrijednosti indeksa buke nisu posebno osjetljive na točan oblik lateralne distribucije: normalnom (Gaussovom) distribucijom prikladno se opisuje mnoge snopove koji su izmjereni radarom.

Obično se koristi diskretna aproksimacija sa 7 točaka (tj. lateralna raspršenost se predstavlja sa 6 ravnomjerno raspoređenih pomoćnih putanja oko glavne putanje). Razmak između pomoćnih putanja ovisi o standardnoj devijaciji funkcije lateralne raspršenosti.

Za putanje s normalnom distribucijom i standardnom devijacijom S, 98,8 % putanja nalazi se unutar koridora omeđenog ±2,5.S. U Tablici 2.7.a naveden je postotak kretanja koji se dodjeljuju svakoj pomoćnoj putanji i razmak između pomoćnih putanja. U Dodatku C navedene su ostale vrijednosti za pomoćne putanje.

Tablica 2.7.a: Postotak kretanja za funkciju normalne distribucije sa standardnom devijacijom S za 7 pomoćnih putanja (glavna putanja označena je kao pomoćna putanja 1).

Standardna devijacija S je funkcija koordinate s duž glavne putanje. Može je se navesti – zajedno s opisom glavne putanje – u podacima o putanjama iz Dodatka A3. Ako nisu dostupni indikatori za standardnu devijaciju – npr. iz radarskih podataka za slične putanje – preporučuju se sljedeće vrijednosti:

Za putanje koje uključuju zaokrete od manje od 45 stupnjeva:

(2.7.1.)

Za putanje koje uključuju zaokrete od preko 45 stupnjeva:

(2.7.2.)

Iz praktičnih razloga uzima se da je S(s) nula između početka naginjanja i s = 2700 m ili s = 3300 m ovisno o oštrini zaokreta. Rute koje uključuju više od jednog zaokreta računaju se prema jednadžbi (2.7.2.). Za zrakoplove u dolasku lateralna raspršenost se može zanemariti do 6000 m od mjesta gdje zrakoplov prvi put dodirne tlo.

2.7.12. Profili leta

Profil leta je opis kretanja zrakoplova na vertikali iznad tlocrta putanje u smislu njegovog položaja, brzine, bočnog nagiba i režima rada motora. Jedan od najvažnijih zadataka za korisnika modela je definiranje letnih profila koji su prikladni za potrebe modeliranja – da to bude učinkovito, bez prekomjernog trošenja vremena i resursa. Naravno, kako bi se postigla visoka točnost, profili leta moraju vjerno odražavati letne operacije koje predstavljaju. To zahtijeva pouzdane informacije o atmosferskim uvjetima, tipovima i varijantama zrakoplova, operativnoj masi zrakoplova i operativnim procedurama – varijacijama u potisku i položaju zakrilaca, promjenama visine i brzine – i za sve to treba osigurati odgovarajuće prosjeke za predmetni vremenski period. Često ti podaci nisu dostupni, što nije nužno prepreka; čak i kad jesu dostupni, osoba koja izrađuje model treba prosuditi kako na najbolji način uskladiti preciznost i detaljnost ulaznih podataka za potrebe iscrtavanja konačnih kontura.

Sinteza profila leta »proceduralnim koracima« korištenjem podataka iz baze podataka ANP ili od operatera zrakoplova opisana je u odjeljku 2.7.13. i Dodatku B. Tim se postupkom, koji je obično i jedini moguć za modeliranje kada nema radarskih podataka, dobiva geometrija putanje leta i s njom povezane varijacije brzine i potiska. Obično se pretpostavlja da svi (slični) zrakoplovi u snopu putanja, bilo da im je dodijeljena glavna putanja ili raspršene pomoćne putanje, lete prema profilu leta koji je predstavljen glavnom putanjom.

Osim baze podataka ANP, u kojoj su navedene uobičajene informacije za proceduralne korake, operateri zrakoplova najbolji su izvor pouzdanih informacija, tj. informacija o procedurama koje koriste i uobičajenim masama zrakoplova za svaki let. Za pojedinačne letove, »zlatni standard« kad je riječ o izvorima informacija je uređaj za snimanje podataka o letu (FDR) iz kojeg se mogu dobiti sve relevantne informacije. No čak i ako su ti podaci dostupni, potreban je ogroman napor u pripremi takvih podataka za upotrebu. Stoga je, i u skladu s potrebom za ekonomičnošću u modeliranju, uobičajeno praktično rješenje krenuti od informiranih pretpostavki kad je riječ o prosječnim masama i operativnim procedurama.

Potreban je oprez prije nego što se pretpostave uobičajeni proceduralni koraci iz baze podataka ANP (i koji se obično uzimaju kad točne procedure nisu poznate). To su standardizirani postupci u širokoj upotrebi, ali to ne znači da ih se u konkretnim slučajevima operateri pridržavaju. Vrlo značajan faktor je definicija potiska motora pri uzlijetanju (i ponekad uspinjanju), koji u određenoj mjeri ovisi o prevladavajućim uvjetima. Posebno je uobičajena praksa smanjivanje potiska u odlasku (u odnosu na maksimum) kako bi se produžio vijek trajanja motora. U Dodatku B iznose se smjernice za prikazivanje uobičajene prakse; na taj način se obično izvode realnije konture nego kad se pretpostavlja puna snaga motora. Međutim, ako je na primjer uzletno-sletna staza kratka i/ili su prosječne temperature zraka visoke, po svoj prilici bit će realnije pretpostaviti punu snagu.

Pri modeliranju stvarnih scenarija, veći stupanj točnosti može se postići korištenjem radarskih podataka kao dopune ili zamjene nazivnih podataka. Profili leta mogu se odrediti korištenjem radarskih podataka na sličan način kao i lateralne glavne putanje – ali samo nakon razvrstavanja prometa prema tipu i varijanti zrakoplova, a ponekad i prema masi ili dužini dionice (ali ne prema raspršenosti) – i na taj način se za svaku podgrupu dobiva prosječan profil visine i brzine u odnosu na zemaljsku udaljenost koja je prijeđena. I dalje, kad se nakon toga taj jedinstveni profil spaja s tlocrtima putanja, obično se dodjeljuje i glavnoj putanji i pomoćnim putanjama.

Ako se zna masa zrakoplova, promjene brzine i potiska mogu se izračunati za svaki korak korištenjem jednadžbi za gibanje. Prije toga korisno je preliminarno obraditi podatke kako bi se na minimum sveli utjecaji radarskih grešaka zbog kojih bi procjene ubrzanja mogle biti nepouzdane. U oba je slučaja prvi korak definiranje profila leta usklađivanjem pravocrtnih segmenata koji predstavljaju odgovarajuće faze leta. Svaki segment treba kategorizirati – npr. radi li se o zaletu, uspinjanju ili snižavanju konstantnom brzinom, smanjivanju potiska ili ubrzavanju/usporavanju uz promjene položaja zakrilaca ili bez promjena položaja zakrilaca. Potrebni su i podaci o masi zrakoplova i atmosferskim uvjetima.

U odjeljku 2.7.11. jasno je naznačeno da je potrebno posebno uračunati lateralnu raspršenost putanja leta oko nazivne ili glavne putanje. Na primjerima radarskih podataka vidljiva je slična raspršenost putanja leta i po vertikali. Međutim, nije uobičajeno modelirati raspršenost po vertikali kao nezavisnu varijablu; ona je uglavnom rezultat razlika u masi zrakoplova i operativnim procedurama koje se uzimaju u obzir u pripremi ulaznih podataka o prometu.

2.7.13. Generiranje segmenata putanje leta

Svaka putanja leta mora biti definirana skupom koordinata segmenta (čvorovi) i parametrima leta. Prvo je potrebno odrediti koordinate segmenata tlocrta putanje. Zatim se izračunava profil leta, pri čemu je važno imati na umu da za određeni skup proceduralnih koraka profil ovisi o tlocrtu putanje; tj. pri jednakom potisku i brzini, brzina penjanja zrakoplova je manja u zaokretima nego u pravocrtnom letu. Na kraju se trodimenzionalni segmenti putanje leta izvode spajanjem dvodimenzionalnog profila leta s dvodimenzionalnim tlocrtom putanje^[12](U tu svrhu ukupna duljina tlocrta putanje trebala bi uvijek biti veća od profila leta. To se može postići, ako je potrebno, dodavanjem pravocrtnih segmenata pogodne duljine do posljednjeg segmenta projekcije putanje zrakoplova na tlo.).

Tlocrt putanje

Tlocrt putanje, neovisno o tome je li riječ o glavnoj putanji ili raspršenoj pomoćnoj putanji, definiran je nizom (x,y) koordinata na ravnini tla (npr. od radarskih podataka) ili nizom vektora kojima se opisuju pravocrtni segmenti i kružni lukovi (zaokreti definiranog radijusa r i promjena smjera ∆ξ).

Za modeliranje po segmentima luk zaokreta se predstavlja slijedom pravocrtnih segmenata koji predstavljaju dijelove luka. Premda se ti dijelovi luka ne spominju izričito u segmentima tlocrta putanje, nagib zrakoplova tijekom zaokreta utječe na njihovu definiciju. U Dodatku B4 objašnjeno je kako izračunati kutove bočnog nagiba tijekom jednakomjernog zaokreta, no oni se ne primjenjuju ili se odmah uklanjaju. Kako postupati s prijelazima između pravocrtnog leta i zaokreta ili između jednog zaokreta i leta nakon kojeg odmah slijedi uzastopni zaokret, nije propisano. U pravilu, pojedinosti koje su ostavljene korisniku (vidjeti odjeljak 2.7.11.), vjerojatno će imati zanemariv učinak na konačne konture; zahtjeva se uglavnom izbjegavanje naglih prekida na krajevima zaokreta, a to se može postići, na primjer, umetanjem kratkih prijelaznih segmenata u kojima se kut bočnog nagiba mijenja linearno s udaljenosti. Samo u posebnom slučaju u kojem je vjerojatno da će određeni zaokret imati prevladavajući utjecaj na konačne konture bilo bi potrebno modelirati dinamiku prijelaza koja više odgovara stvarnosti, kako bi se kut bočnog nagiba povezao s određenim tipovima zrakoplova i kako bi se uzele odgovarajuće stope kretanja. Ovdje je dovoljno navesti da su krajnji dijelovi luka ∆ξ_trans u svim zaokretima uvjetovani zahtjevima za promjenu kuta bočnog nagiba. Preostali dio luka s promjenom smjera od ∆ξ - 2·∆ξ_trans dijeli se u n_sub dijelove luka prema jednadžbi:

(2.7.3.)

pri čemu je int(x) funkcija jednaka cijelom dijelu broja x. Zatim se promjena smjera ∆ξ_sub svakog dijela luka izračunava kako slijedi

(2.7.4.)

pri čemu n_sub treba biti dovoljno velik kako bi se osiguralo da je ∆ξ_sub ≤ 30 stupnjeva. Segmentacija luka (isključujući završetak prijelaza podsegmenata) prikazana je na slici 2.7.f^[13](Definirana na ovaj jednostavan način, ukupna duljina segmentirane putanje neznatno je kraća od duljine kružne putanje. Međutim, pogreška je posljedične konture zanemariva ako su kutna povećanja manja od 30°.).

Slika 2.7.f: Generiranje segmenata putanje leta s dijeljenjem zaokreta u segmente duljine ∆s (gornji prikaz u horizontalnoj ravnini, donji prikaz u vertikalnoj ravnini)

Profil leta

Parametri kojima se opisuje svaki profil leta na početku (sufiks 1) i na kraju (sufiks 2) segmenta:

s₁, s₂ udaljenost duž tlocrta putanje,

z₁, z₂ visina aviona,

V₁, V₂ brzina po horizontali,

P₁, P₂ parametar snage motora povezan s bukom (koji odgovara parametru za koji su definirane NPD krivulje) i

ε₁, ε₂ kut bočnog nagiba.

Za sastavljanje profila leta od niza proceduralnih koraka (sinteza putanje leta), segmenti se izvode slijedom radi postizanja zahtijevanih uvjeta na krajnjim točkama. Parametri krajnje točke svakog segmenta postaju parametri početne točke sljedećeg segmenta. U svakom izračunu segmenta parametri su poznati na početku; zahtijevani uvjeti na kraju određeni su proceduralnim korakom. Sami koraci definirani su ili uobičajenim koracima iz ANP-a ili od strane korisnika (npr. iz priručnika o letenju zrakoplova). Krajnji su uvjeti obično visina i brzina, a posao sastavljanja profila je određivanje obuhvaćene udaljenosti putanje u postizanju tih uvjeta. Nedefinirani parametri određuju se izračunima svojstava leta opisanima u Dodatku B.

Ako je tlocrt putanje pravocrtan, točke profila i s njima povezani parametri leta mogu se odrediti neovisno od tlocrta putanje (kut bočnog nagiba uvijek je jednak nuli). Međutim, tlocrti putanje rijetko su ravni; obično uključuju zaokrete a njih se, kako bi se ostvarili najbolji rezultati, mora uzeti u obzir pri određivanju dvodimenzionalnog profila leta, prema potrebi uz podjelu segmenata profila na čvorovima tlocrta putanje kako bi se uvele promjene kuta bočnog nagiba. U pravilu je duljina sljedećeg segmenta nepoznata na početku i izračunava se privremeno pod pretpostavkom da nema promjena kuta bočnog nagiba. Utvrdi li se potom da privremeni segmentom obuhvaća najmanje jedan čvor tlocrta putanje, pri čemu je prvi na s, tj. s₁ < s < s₂, segment se skraćuje na s, pri čemu se tamošnji parametri izračunavaju interpolacijom (vidjeti u nastavku). Ti parametri postaju parametri krajnje točke trenutačnog segmenta i parametri početne točke novog segmenta koji još uvijek ima iste uvjete na krajnjoj točki. Ako se u privremenom segmentu ne nalazi nijedan čvor tlocrta putanje, privremeni se segment potvrđuje.

Ako se namjerava zanemariti utjecaje zaokreta na profil leta, uzima se pravocrtni let, rješenje za pojedinačni segment, iako se podaci o kutu bočnog nagiba zadržavaju za kasniju upotrebu.

Neovisno o tome jesu li utjecaji zaokreta potpuno modelirani, svaka trodimenzionalna putanja leta nastaje spajanjem njezina dvodimenzionalnog profila leta s njezinom dvodimenzionalnom tlocrtom putanje. Rezultat je slijed skupova koordinata (x,y,z), pri čemu je svaki skup čvor segmentiranog tlocrta putanje, čvor profila leta ili čvor i tlocrta putanje i profila leta, dok su točke profila popraćene odgovarajućim vrijednostima visine z, brzinom po horizontali V, kutom bočnog nagiba ε i snagom motora P. Za točku putanje (x,y) koja je smještena između krajeva segmenta profila leta, parametri leta interpoliraju se kako slijedi:

(2.7.5.)

(2.7.6.)

(2.7.7.)

(2.7.8.)

pri čemu je:

(2.7.9.)

Napomena: dok se za z i ε pretpostavlja da variraju linearno s udaljenosti, za V i P pretpostavlja se da variraju linearno s vremenom (tj. konstantnim ubrzanjem^[14](Čak i ako režim rada motora ostane konstantan duž segmenta, potisna sila i ubrzanje mogu se promijeniti zbog varijacije gustoće zraka prema visini. Međutim, za potrebe modeliranja buke te su promjene obično zanemarive.)).

Usklađuju li se segmenti profila leta s podacima s radara (analiza putanje leta), sve udaljenosti krajnjih točaka, visine, brzine i kutovi bočnog nagiba određuju se izravno na temelju podataka; samo se režim snage motora mora izračunati jednadžbama za snagu. S obzirom na to da se i koordinate tlocrta putanje i profila leta mogu spariti na odgovarajući način, to je obično prilično jednostavan postupak.

Segmentacija zaleta

Pri uzlijetanju, budući da zrakoplov ubrzava između točke otpuštanja kočnica (alternativni naziv glasi početak kretanja, eng. start-of-roll SOR) i točke odizanja, brzina se naglo mijenja na udaljenosti od 1 500 do 2 500 m, od nule do između 80 i 100 m/s.

Zalet je stoga podijeljen u segmente s promjenjivim duljinama na kojima se brzina zrakoplova mijenja za određeno povećanje ∆V koje iznosi najviše 10 m/s (približno 20 kt). Iako ubrzanje zapravo varira tijekom zaleta, pretpostavka konstantnog ubrzanja prikladna je za ovu svrhu. U tom slučaju, za fazu uzlijetanja, V₁ je početna brzina, V₂ je brzina pri uzlijetanju, n_TO je broj uzletnih segmenata i s_TO je ekvivalentna udaljenost pri uzlijetanju s_TO. Za ekvivalentnu udaljenost pri uzlijetanju s_TO (vidjeti Dodatak Β), početna brzina V₁ i brzina pri uzlijetanju V₂ broj n_TO segmenata za zalet je

(2.7.10.)

i stoga je promjena brzine uzduž segmenta

(2.7.11.)

a vrijeme ∆t za svaki segment je (pretpostavljeno konstantno ubrzanje)

(2.7.12.)

Stoga je duljina s_TO,k segmenta k (1 ≤ k ≤ n_TO) zaleta:

(2.7.13.)

Primjer: Za udaljenost pri uzlijetanju s_TO = 1600 m, V₁=0m/s i V₂ = 75 m/s, dobiva se n_TO = 8 segmenata s duljinama od 25 do 375 metara (vidjeti sliku 2.7.g):

Slika 2.7.g: Segmentacija zaleta (primjer za 8 segmenata)

Slično kao i za promjene brzine, potisak se zrakoplova mijenja na svakom segmentu za konstantno povećanje ∆P, koje se izračunava prema sljedećoj jednadžbi

(2.7.14.)

pri čemu P_TO odnosno P_init označuju potisak zrakoplova pri točki odizanja odnosno potisak zrakoplova na početku zaleta.

Korištenjem tog konstantnog povećanja potiska (umjesto korištenja oblika kvadratne jednadžbe 2.7.8.) namjerava se uspostaviti konzistentnost s linearnim odnosom potiska i brzine u slučaju zrakoplova na mlazni pogon (jednadžba B-1).

Segmentacija segmenta početnog penjanja

Tijekom segmenta početnog penjanja geometrija se brzo mijenja, posebno s obzirom na lokacije promatrača bočno od putanje leta, pri čemu će se kut beta promijeniti brzo kako se zrakoplov bude penjao duž tog početnog segmenta. Iz usporedbi s izračunima vrlo malih segmenata vidi se da upotreba samo jednog segmenta za početni uspon dovodi do slabe aproksimacije buke bočno od putanje leta za integrirane parametre. Točnost izračuna poboljšava se podsegmentacijom prvog segmenta odizanja. Na duljinu svakog segmenta i na njihov broj snažno utječe lateralno prigušenje. Ako se uzme u obzir izraz ukupnog lateralnog prigušenja za zrakoplove s motorima smještenima na trupu, može se pokazati da se radi ograničavanja promjene u lateralnom prigušenju od 1,5 dB po podsegmentu segment početnog penjanja mora podsegmentirati na temelju sljedećeg skupa vrijednosti za visinu:

z = {18,9; 41,5; 68,3; 102,1; 147,5; 214,9; 334,9; 609,6; 1289,6} metara ili

z = {62; 136; 224; 335; 484; 705; 1099; 2000; 4231} stopa

Prethodno navedene visine primjenjuju se tako što se određuje koja je visina iz prethodnog skupa najbliža krajnjoj točki izvornog segmenta. Stvarne visine podsegmenta potom bi se izračunale jednadžbom:

z_i’ = z [z_i / z_N] (i = 1..N)

(2.7.15)

pri čemu je z krajnja visina izvornog segmenta, z_i je i-ti član skupa čiji su elementi vrijednosti visine i z_N je najbliža gornja međa u odnosu na visinu z. Tim se procesom postiže konstantna promjena lateralnog prigušenja u svakom podsegmentu, čime se generiraju točnije konture, a da se time ne koriste vrlo kratki segmenti.

Primjer:

Ako je visina krajnje točke izvornog segmenta z = 304,8 m, na temelju skupa vrijednosti visina dobivamo 214,9 < 304,8 < 334,9 i da najbliža gornja međa za z = 304,8 m iznosi z₇ = 334,9 m. Krajnje visine podsegmenta izračunavaju se prema sljedećoj formuli:

z_i’ = 304,8 [z_i / 334,9] (i = 1..N)

Stoga bi z₁’ iznosio 17,2 m, z₂ 37,8 m itd.

Vrijednosti brzine i snage motora na umetnutim točkama interpoliraju se jednadžbama (2.7.11.) odnosno (2.7.13.).

Segmentacija segmenata leta

Nakon što se segmentirana putanja leta izvede u skladu s postupkom opisanim u odjeljku 2.7.13. uz primjenu opisane podsegmentacije, daljnja podešavanja segmentacija mogu biti potrebna. Ona uključuju:

•     uklanjanje točaka putanje leta koje su preblizu jedna drugoj i

•     umetanje dodatnih točaka ako su promjene brzine uzduž segmenata predugačke.

Ako su točke međusobno udaljene najviše 10 metara uz jednake brzine i potiske, potrebno je ukloniti jednu od točaka.

Za segmente leta unutar kojih postoje znatne promjene brzine uzduž segmenta, to se mora podijeliti kao za kretanje zalet, tj.

(2.7.16.)

pri čemu su V₁ i V₂ početna odnosno krajnja brzina u segmentu. Odgovarajući parametri podsegmenta izračunavaju se na sličan način kao za zalet jednadžbama 2.7.11. do 2.7.13.

Protrčavanje

Premda je protrčavanje u osnovi obrnuti proces od zaleta, posebno treba voditi računa o

•     negativnom potisku koji se ponekad primjenjuje radi usporavanja zrakoplova i

•     avionima koji napuštaju uzletno-sletnu stazu nakon usporavanja (zrakoplovi koji napuste uzletno-sletnu stazu više nisu relevantni za zračnu buku jer se buka izazvana taksiranjem ne uzima u obzir).

Za razliku od duljine zaleta koja se izvodi iz parametara performansi zrakoplova, duljina zaustavljanja s_stop (tj. duljina od zone dodira do točke pri kojoj zrakoplov napušta uzletno-sletnu stazu) nije svojstvena isključivo zrakoplovu. Premda se najmanja duljina zaustavljanja može procijeniti na temelju mase i performansi zrakoplova (i dostupnog negativnog potiska), stvarni put kočenja ovisi i o lokaciji voznih staza, prometnoj situaciji i o propisima o upotrebi negativnog potiska u predmetnoj zračnoj luci.

Upotreba negativnog potiska nije standardni postupak, a primjenjuje se samo ako se potrebno usporenje ne može postići disk kočnicama. (Negativnim potiskom mogu se izazvati jake smetnje jer se brzom promjenom režima rada motora iz minimalnog u negativni potisak stvara iznenadna buka.)

Međutim, većina se uzletno-sletnih staza koristi za odlaske i slijetanja tako da negativni potisak ima vrlo mali utjecaj na konture buke jer u odnosu na ukupnu količinu zvučne energije u blizini uzletno-sletne staze prevladava buka nastala operacijama uzlijetanja. Negativni potisak koji utječe na konture može biti značajan samo kada je korištenje uzletno-sletna staze ograničeno na operacije slijetanja.

Fizički, negativni potisak u odnosu na buku vrlo je složen proces, međutim zbog relativno malog značaja za konture zračne buke može se modelirati u pojednostavljenom obliku, naime u obzir se uzima brza promjena u snazi motora za pogodnu segmentaciju.

Jasno je da modeliranje buke za protrčavanje nije onako jednostavno kao za zalet. Sljedeće se pojednostavljene pretpostavke modeliranja preporučuju za opću upotrebu ako ne postoje detaljne informacije (vidjeti sliku 2.7.h).

Slika 2.7.h: Modeliranje protrčavanja

Avion dodiruje tlo 300 metara iza praga sletne staze (koordinata s = 0 duž tlocrta putanje). Zrakoplov zatim usporava na kočnom putu s_stop specifične vrijednosti zrakoplova navedene su u bazi podataka ANP – od brzine završnog prilaza V_final na 15 m/s. Zbog brzih promjena u brzini tijekom tog segmenta mora se podsegmentirati na isti način kao za zalet (ili za segmente leta s brzim promjenama brzine) jednadžbama 2.7.10. do 2.7.13.

Režim rada motora mijenja se iz režima za završni prilaz pri zoni dodira u režim negativnog potiska P_rev na udaljenosti od 0,1.s_stop, potom se smanjuje na 10 % najveće raspoložive snage na preostalih 90 % kočnog puta. Do kraja uzletno-sletne staze (s = -s_RWY) brzina zrakoplova ostaje konstantna.

NPD krivulje za negativni potisak u ovom trenutku nisu uključene u baze podataka ANP i stoga je potrebno osloniti se na konvencionalne krivulje za modeliranje tog učinka. Snaga negativnog potiska P_rev obično iznosi približno 20 % za režim pune snage i to se preporučuje kada operativni podaci nisu dostupni. Međutim, pri zadanom režimu rada motora, negativnim potiskom obično se stvara znatno veća buka nego pozitivnim potiskom, pri čemu se povećanje ∆L mora primijeniti na NPD podatke dobivene iz razine događaja koji rastu od nule na vrijednost ∆L_rev (5 dB preporučuje se za improvizaciju^[15](To je preporučeno u prethodnom izdanju ECAC dokumenta br. 29, ali se još uvijek smatra privremenim do stjecanja dodatnih eksperimentalnih podataka.)) duž 0,1.s_stop i potom opada linearno prema nuli duž preostalog dijela duljine za zaustavljanje.

2.7.14. Izračun buke s obzirom na jednokratni događaj

Srž procesa modeliranja opisanog ovdje u cijelosti jest izračun razine zvučnog događaja na temelju podataka o putanji leta opisanih u odjeljcima 2.7.7. do 2.7.13.

2.7.15. Mjere za jednokratni događaj

Zvuk proizveden kretanjem zrakoplova na lokaciji promatrača izražava se kao »razina zvuka (ili buke) za jednokratni događaj«, količina koja je indikator utjecaja na ljude. Primljeni zvuk mjeri se u pogledu buke osnovnom ljestvicom u decibelima L(t) koja se primjenjuje na frekvencijsko vrednovanje (ili filtar) radi oponašanja karakteristike ljudskog sluha. Najvažnija skala u modeliranju konture buke zrakoplova jest A-vrednovana razina zvuka, L_A.

Najčešće korištena mjera radi obuhvaćanja cijelih događaja jest »razina izloženosti jednokratnom zvuku (ili buci)«, L_E, kojom se uzima u obzir sva (ili gotovo sva) zvučna energija u događaju. Uvođenjem vremenske komponente nastaju najsloženiji problemi u modeliranju segmentacijom (ili simulacijom). Jednostavnije je modelirati alternativnu mjeru L_max koja predstavlja maksimalnu trenutačnu razinu za vrijeme događaja; međutim L_E je temeljni sastavni element većine današnjih indeksa za buku zrakoplova, a za očekivati je da će praktičnim modelima u budućnosti biti obuhvaćeni i L_max i L_E. Obje mjere moguće je mjeriti na različitim skalama buke; u ovom se dokumentu u obzir uzima samo A-vrednovana razina zvuka. Skala je obično označena odgovarajućim proširenjem sufiksa, tj. L_AE, L_Amax.

Razina izloženosti jednokratnom zvuku (ili buci) točno se izražava jednadžbom

(2.7.17.)

pri čemu t₀ označuje referentno vrijeme. Odabirom integracijskog intervala [t₁,t₂] osigurava se obuhvaćanje (gotovo) cjelokupnog zvuka u događaju. Često se odabiru granice t₁ i t₂ kako bi se izrazilo vremensko razdoblje u kojem razina L(t) ne prelazi 10 dB ispod L_max. To je razdoblje također poznato kao vrijeme »10 dB ispod« (10-dB down). Razine izloženosti zvuku (buci) u tablicama baze podataka ANP su vrijednosti 10 dB ispod^[16](LE s 10 dB ispod može biti do 0,5 dB niži od LE ocijenjenog u odnosu na dulje razdoblje. Međutim, osim na kratkim izravnim udaljenostima pri kojima su razine događaja visoke, zbog buke iz okoline dulji intervali mjerenja često su nepraktični pa su norma vrijednosti 10 dB ispod. S obzirom na to da se studije o utjecajima buke (radi »kalibriranja« kontura buke) također često odnose na vrijednosti 10 dB ispod, podaci se iz ANP tablica smatraju u potpunosti prikladnima.).

Glavna primjena jednadžbe 2.7.17. pri modeliranju kontura buke zrakoplova je standardna mjera razine izloženosti zvuku L_AE (kratica SEL):

(2.7.18.)

Prethodno navedene jednadžbe za razinu izloženosti mogu se koristiti za određivanje razina događaja kad je poznat cjelokupni vremenski protek L(t). U preporučenoj metodologiji modeliranja zvuka ti vremenski proteci nisu definirani; razine izloženosti događaja izračunavaju se zbrajanjem vrijednosti segmenata, koje su djelomične razine događaja, a svaka od tih djelomičnih razina određuje doprinos jednog konačnog segmenta putanje leta.

2.7.16. Određivanje razina događaja na temelju NPD podataka

Glavni izvor podataka o buci zrakoplova je međunarodna baza podataka za buku i performanse zrakoplova (ANP). U toj su bazi podataka u tablici navedene vrijednosti L_max i L_E kao funkcije udaljenosti širenja d za određene tipove zrakoplova, inačice zrakoplova, konfiguracije leta (prilaz, odlet, položaj zakrilaca) i režimi rada motora P. Odnose se na jednakomjerni let pri određenim referentnim brzinama V_ref na teoretski beskonačnoj pravocrtnoj putanji leta^[17](Premda je pojam beskonačno dugačke putanje leta važan u odnosu na definiciju razini izloženosti buci događaja LE, manje je relevantan u pogledu maksimalne razine događaja Lmax koja je određena bukom koju emitira zrakoplov kad se nalazi na svojoj najbližoj točki približavanja promatraču ili blizu nje. Za potrebe modeliranja NPD parametar udaljenosti predstavlja najmanji razmak između promatrača i segmenta.).

Kako se navode vrijednosti neovisnih varijabli P i D opisano je u nastavku. Pri pojedinačnom pretraživanju s ulaznim vrijednostima P i d potrebne izlazne vrijednosti su osnovne razine L_max(P,d) i/ili L_E∞(P,d) (primjenjivo na beskonačnu putanju leta). Osim ako u tablici nisu navedene točne vrijednosti za P i/ili d, u načelu bit će potrebno interpolacijom procijeniti potrebne razine zvučnog događaja. Pritom se između tabličnih postavki snage primjenjuje linearna interpolacija, a između tabličnih udaljenosti logaritamska interpolacija (vidjeti sliku 2.7.i).

Slika 2.7.i: Interpolacija u NPD krivuljama

Ako su P_i i P_i+1 vrijednosti snage motora za koje su u tablici navedeni podaci za razinu buke u odnosu na udaljenost, razina buke L(P) na zadanoj udaljenosti za snagu vrijednosti P između P_i i P_i+1 izračunava se kako slijedi:

(2.7.19.)

Ako za bilo koju vrijednost snage postoje udaljenosti d_i i d_i+1 za koje se u tablici nalaze podaci o buci, razina buke L(d) za udaljenost d između d_i i d_i+1 izračunava se kako slijedi:

(2.7.20.)

Jednadžbama (2.7.19.) i (2.7.20.) razina buke L(P,d) može se izračunati za bilo koju vrijednost snage P i bilo koju udaljenost d unutar okvira baze NPD podataka.

Za udaljenosti d izvan NPD okvira primjenjuje se jednadžba 2.7.20. kako bi se izvela interpolacija iz prethodne dvije vrijednosti, tj. prema unutra iz L(d₁) i L(d₂) ili prema van iz L(d_I-1) i L(d_I) pri čemu je I ukupni broj NPD bodova na krivulji. Tako je:

(2.7.21.)

(2.7.22.)

Budući da pri malim udaljenostima d razine buke rastu izrazito brzo uz smanjenje udaljenosti širenja, preporučuje se da se za d odredi donja granica od 30 m, tj. d = max(d, 30 m).

Prilagodba impedancije standardnih NPD podataka

NPD podaci sadržani u bazi podataka ANP normalizirani su za specifične atmosferske uvjete (temperatura 25 °C i tlak 101,325 kPa). Prije primjene prethodno opisane metode interpolacije/ekstrapolacije na te je standardne NPD podatke potrebno primijeniti prilagodbu akustičke impedancije.

Akustička impedancija odnosi se na širenje zvučnih valova u akustičkom mediju i definira se kao umnožak gustoće zraka i brzine zvuka. Pri određenom intenzitetu zvuka (snaga zvuka po jediničnoj površini) primljenom na određenoj udaljenosti od izvora s time povezani zvučni tlak (radi definicije mjera SEL i L_Amax) ovisi o akustičkoj impedanciji zraka na mjestu mjerenja. To je funkcija temperature, atmosferskog tlaka (i neizravno visine). Stoga je potrebno prilagoditi standardne NPD podatke iz baze podataka ANP vodeći računa o temperaturi i tlačnim uvjetima na točki prijema, a koji se općenito razlikuju od normaliziranih uvjeta ANP podataka.

Prilagodba impedancije na primjenjivu standardnu NPD razinu izražava se kako slijedi:

(2.7.23.)

pri čemu je:

Impedancija ρ·c izračunava se kako slijedi:

(2.7.24.)

Prilagodba akustičke impedancije obično iznosi manje od jedne desetine dB. Potrebno je osobito napomenuti da u atmosferskim standardnim uvjetima (po = 101,325 kPa i T₀ = 15.0 °C) prilagodba impedancije iznosi manje od 0,1 dB (0,074 dB). Međutim, kad postoje znatne razlike u temperaturi i atmosferskom tlaku u odnosu na atmosferske referentne uvjete NPD podataka, prilagodba može biti znatno veća.

2.7.17. Opći izrazi

Razina događaja u segmentu Lseg

Vrijednosti segmenta određuju se primjenom prilagodbi na osnovne vrijednosti (beskonačna putanja) koje se uzimaju iz NPD podataka. Maksimalna razina buke jednog segmenta putanje leta L_max,seg može se općenito izraziti kao

(2.7.25.)

a doprinos jednog segmenta putanje leta razini L_E kao

(2.7.26.)

»Korektivni članovi« u jednadžbama 2.7.25. i 2.7.26., koji su detaljno opisani u odjeljku 2.7.19., uzimaju u obzir sljedeće efekte:

∆V	Korekcija za trajanje: NPD podaci odnose se na referentnu brzinu leta. Tom se korekcijom razine izloženosti prilagođuju nereferentnim brzinama. (Ne primjenjuje se na Lmax,seg.)
∆I (ϕ)	Efekt instalacije: označuje promjenu lateralne usmjerenosti zbog omatanja, refrakcije i refleksije prouzročenih zmajem zrakoplova, motorima i okružujućim poljima strujanja.
Λ(β, )	Lateralno prigušenje: značajno za zvuk koji se u malim kutovima širi prema tlu; njime se u obzir uzima interakcija između izravnih i reflektiranih zvučnih valova (utjecaj tla) te utjecaji atmosferskih nehomogenosti (prije svega prouzročenih tlom) koji zvučne valove lome na njihovu putu prema promatraču bočno od putanje leta.
∆F	Korekcija za konačni segment (udio buke) uzima u obzir konačnu duljinu segmenta kojom se naravno manje pridonosi manjoj izloženosti buke nego beskonačnom duljinom. Primjenjuje se samo na mjere za izloženost.

Ako je segment dio zaleta ili protrčavanja i ako se promatrač nalazi iza predmetnog segmenta, poduzimaju se posebni koraci radi prikaza izražene usmjerenosti buke mlaznog motora koja je zabilježena iza zrakoplova spremnog za uzlijetanje. Ti posebni koraci rezultiraju prije svega posebnim oblikom buke za razinu izloženosti:

(2.7.27.)

(2.7.28.)

Poseban tretman segmenta zaleta ili protrčavanja opisan je u odjeljku 2.7.19.

U odjeljcima u nastavku opisan je izračun razina buke u segmentu.

Razina zvučnog događaja L kretanja zrakoplova

Maksimalna razina Lmax u stvari je najveća od vrijednosti segmenta Lmax,seg (vidjeti jednadžbe 2.7.25. i 2.7.27.)

(2.7.29.)

pri čemu se svaka vrijednost segmenta određuje na temelju NPD podataka zrakoplova za snagu P i udaljenost d. Ti parametri i modifikatori ∆_I (ϕ) i Λ(β,

Razina izloženosti LE izračunava se kao zbroj decibela doprinosa LE,seg svakog segmenta putanje leta značajnog za buku; tj.

(2.7.30.)

Zbrajanje se odvija korak po korak kroz segmente putanje leta.

U ostatku ovog poglavlja govorit će se o određivanju razina buke segmenta L_max,seg i L_E,seg.

2.7.18. Parametri segmenta putanje leta

Snaga P i udaljenost d, za koje se osnovne razine L_max,seg(P,d) i L_E∞(P,d) interpoliraju iz NPD tablica, određuju se na temelju geometrijskih i operativnih parametara kojima se definira segment. Na koji se način to izvodi objašnjava se u nastavku pomoću ilustracija ravnine na kojoj se nalaze segment i promatrač.

Geometrijski parametri

Na slikama od 2.7.j do 2.7.l prikazana je geometrija između izvora i prijemnika kad se promatrač O nalazi (a) iza, (b) pored i (c) ispred segmenta S1S2 pri čemu je smjer leta od S1 prema S2. U tim dijagramima vrijedi sljedeće:

Slika 2.7.j: Geometrija segmenta putanje leta kad se promatrač nalazi iza segmenta

Slika 2.7.k: Geometrija segmenta putanje leta kad se promatrač nalazi pored segmenta

Slika 2.7.l: Geometrija segmenta putanje leta kad se promatrač nalazi ispred segmenta

Segment putanje leta prikazan je tamnom punom crtom. Točkasta crta predstavlja povećanje putanje leta koja se proteže beskonačno u oba smjera. Što se tiče segmenata leta, kada je mjera događaja razina izloženosti L_E, NPD parametar udaljenosti d je razmak d_p udaljenost Sp i promatrača, tzv. minimalna izravna udaljenost (tj. okomita udaljenost između promatrača i segmenta ili njegova povećanja, drugim riječima prema (hipotetskoj) beskonačnoj putanji leta čijim se dijelom segment smatra).

Međutim što se tiče mjere razine izloženosti kad se lokacije promatrača nalaze iza segmenata tla za vrijeme zaleta odnosno ispred segmenata tla za vrijeme protrčavanja, NPD parametar udaljenosti d postaje udaljenost d_s, najkraća udaljenost između promatrača i segmenta (tj. ista kao i za mjeru maksimalne razine).

Što se tiče mjere maksimalne razine, NPD parametar udaljenosti d jest d_s, najkraći razmak između promatrača i segmenta.

Snaga segmenta P

Tabeliranim NPD podacima opisuje se buka zrakoplova u jednakomjernom pravocrtnom letu na beskonačnoj putanji leta, tj. pri konstantnoj snazi motora P. U preporučenoj se metodologiji stvarne putanje leta, za vrijeme kojih brzina i smjer variraju, dijele na niz konačnih segmenata, svaki od kojih predstavlja dio ujednačene beskonačne putanje leta za koju vrijede NPD podaci. Metodologijom su međutim predviđene promjene snage po duljini segmenta; pretpostavljeno je da se mijenjaju linearno od udaljenosti P₁ na početku do P₂ na kraju segmenta. Stoga je potrebno definirati ekvivalentnu jednakomjernu vrijednost segmenta P. Za nju se uzima vrijednost na onoj točki segmenta koja je najbliža promatraču. Nalazi li se promatrač pored segmenta (slika 2.7.k), vrijednost se dobiva interpolacijom u skladu s jednadžbom 2.7.8. između krajnjih vrijednosti, tj.

(2.7.31.)

Nalazi li se promatrač iza ili ispred segmenta, vrijednost je ona na najbližoj krajnjoj točki P₁ ili P₂.

2.7.19. Korekcije za razinu događaja u segmentu

NPD podacima razine zvučnih događaja definiraju se kao funkcija udaljenosti okomito ispod idealizirane pravocrtne putanje leta beskonačne duljine na kojoj zrakoplov leti jednakomjernom snagom pri fiksnoj referentnoj brzini^[18](U skladu s NPD specifikacijama podaci moraju biti utemeljeni na mjerenjima jednakomjernog pravocrtnog leta, a ne nužno na mjerenjima horizontalnog leta; radi stvaranja potrebnih uvjeta za let ispitna putanja leta zrakoplova može biti nagnuta u odnosu na horizontalu. Međutim, kao što će biti prikazano, nagnute putanje dovode do računalnih poteškoća pa je stoga pri korištenju podataka za modeliranje praktično vizualizirati putanje izvora kao pravocrtne i horizontalne.). Razina događaja interpolirana na temelju NPD tablice za određenu vrijednost snage i određenu izravnu udaljenost opisana je u skladu s tim kao osnovna razina. Primjenjuje se na beskonačnu putanju leta i mora se korigirati kako bi se uzeli u obzir utjecaji (1) nereferentne brzine, (2) utjecaji položaja motora (lateralna usmjerenost), (3) lateralnog prigušenja, (4) konačne duljine segmenta i (5) longitudinalne usmjerenosti nakon početka zaleta – vidjeti jednadžbe 2.7.25. i 2.7.26.

Korekcija za trajanje ∆V (samo razine izloženosti LE)

Ovom se korekcijom^[19](Naziv korekcije glasi korekcija za trajanje jer se njome u obzir uzimaju utjecaji brzine zrakoplova na trajanje zvučnog događaja, pri čemu se polazi od jednostavne pretpostavke da je pod istim uvjetima trajanje, i samim tim primljena zvučna energija, obrnuto proporcionalno brzini izvora.) uzima u obzir promjena razina izloženosti ako se stvarna brzina po horizontali na segmentu razlikuje od referentne brzine zrakoplova V_ref na koju se odnose NPD podaci. Kao što snaga motora varira, varira i brzina duž segmenta (brzina po horizontali od V₁ prema V₂) i stoga je potrebno odrediti ekvivalentnu brzinu segmenta V_seg pri čemu treba uzeti u obzir nagib segmenta u odnosu na tlo; t.j.

(2.7.32.)

pri čemu je V ekvivalentna brzina po horizontali na segmentu (za informacije vidjeti jednadžbu B-22 u kojoj je V izraženo kao kalibrirana brzina leta V_c) i

(2.7.33.)

Za segmente leta pretpostavlja se da je V brzina po horizontali na najbližoj točki prilaženja S, interpolirana između vrijednosti krajnje točke segmenta pod pretpostavkom da linearno varira s vremenom; tj. kada se promatrač nalazi pored segmenta:

(2.7.34.)

Nalazi li se promatrač iza ili ispred segmenta, vrijednost je ona na najbližoj krajnjoj točki V₁ ili V₂.

Za segmente uzletno-sletne staze (dijelovi zaleta ili protrčavanja za koje vrijedi γ = 0) V_seg jednostavno predstavlja prosjek početne i krajnje brzine segmenta; t.j.

V_seg = (V₁ + V₂)/2

(2.7.35.)

U oba slučaja aditivna korekcija za trajanje stoga iznosi

(2.7.36.)

Geometrija širenja zvuka

Na slici 2.7.l prikazana je osnovna geometrija u ravnini okomitoj na putanju leta zrakoplova.

Pravac tla je sjecište okomite ravnine i ravnine tla. (Ako je putanja leta vodoravna, pravac je tla bokocrt ravnine tla.) Zrakoplov se nalazi pod kutom ε izmjerenim u smjeru kazaljke na satu u odnosu na svoju uzdužnu os (tj. nosiva površina na desnoj strani zrakoplova pokazuje prema gore). Stoga je pozitivan pri lijevim zaokretima, a negativan pri desnim.

Slika 2.7.m: Kut između zrakoplova i promatrača u ravnini okomitoj na putanju leta

•     Elevacijskim kutom β (od 0 do 90°) između puta izravnog širenja zvučnog vala i horizontalnog pravca tla^[20](U slučaju neravnog terena mogu postojati različite definicije elevacijskog kuta. Ovdje se definira visinom zrakoplova iznad promatračke točke i izravnom udaljenosti, tj. zanemaruju se gradijenti lokalnog terena i prepreke na putu širenja zvučnog vala (vidjeti odjeljke 2.7.6. i 2.7.10.). Nalazi li se točka prijema iznad zrakoplova, elevacijski kut β postavljen je na nulu.) određuje se, zajedno s nagibom putanje leta i lateralnim pomakom

•     Depresijskim kutom ϕ između ravnine nosive površine i puta širenja određuju se utjecaji zbog položaja motora. S obzirom na konvenciju za kut bočnog nagiba ϕ = β ± ε je pozitivnog predznaka za promatrače na desnoj strani zrakoplova i negativnog predznaka za promatrače na lijevoj strani zrakoplova.

Korekcija za položaj motora ∆I

Zrakoplov u letu predstavlja složen izvor zvuka. Osim što su izvori na motoru (i na zmaju zrakoplova) složeni već sami po sebi, konfiguracija zmaja zrakoplova, posebno položaj motora, utječe na uzorke zračenja buke procesima refleksije, refrakcije i raspršivanja od krutih površina i aerodinamičkih polja strujanja. To dovodi do neujednačene usmjerenosti lateralno zračenog zvuka oko uzdužne osi zrakoplova, a ta se usmjerenost ovdje naziva lateralna usmjerenost.

S obzirom na lateralnu usmjerenost postoje značajne razlike između zrakoplova s motorima smještenima na trupu i zrakoplova s motorima smještenima ispod nosive površine, a koje će u sljedećoj jednadžbi biti uzete u obzir:

(2.7.37.)

pri čemu je ∆_I (ϕ) korekcija u dB pri depresijskom kutu ϕ (vidjeti sliku 2.7.m) i

U slučaju elisnih zrakoplova razlike usmjerenosti su zanemarive i za njih se može pretpostaviti da

∆_I(

(2.7.38.)

Na slici 2.7.n prikazana je razlika ∆_I(ϕ) oko uzdužne osi za tri položaja motora. Te je empirijske odnose izvelo Udruženje inženjera automobilske industrije (Society of Automotive Engineers – SAE) na temelju eksperimentalnih mjerenja uglavnom ispod nosive površine. Dok se ne analiziraju podaci iznad nosive površine preporučuje se da se za negativni ϕ za sve vrste položaja koristi ∆_I(ϕ) = ∆_I(0).

Slika 2.7.m: Lateralna usmjerenost utjecaja instalacije

Pretpostavlja se da je ∆_I (ϕ) dvodimenzionalna; tj. ne ovisi o nijednom drugom parametru, a posebno se ne mijenja s longitudinalnim razmakom između promatrača i zrakoplova. Time se elevacijski kut β za∆_I (ϕ) definira kao β = tan^-1(z/

Lateralno prigušenje Λ(β,

Tablične se NPD razine događaja odnose na jednakomjerni horizontalni let i obično se temelje na mjerenjima 1,2 m iznad mekanog ravnog tla ispod zrakoplova; parametar udaljenosti praktički je visina iznad površine. Pretpostavlja se da su mogući učinci površine na razine zvučnog događaja ispod zrakoplova, koji bi mogli dovesti do toga da se tablične razine razlikuju od vrijednosti slobodnog polja^[21](Razina u »slobodnom polju« je razina koja bi bila promatrana kada ne bi bilo površine tla.), sadržani u podacima (tj. u obliku odnosa razine i udaljenosti).

Bočno od putanje leta parametar je udaljenosti minimalni izravni razmak – duljina vertikale od prijemnika do putanje leta. Na bilo kojem bočnom položaju razina buke općenito je manja nego na istoj udaljenosti neposredno ispod zrakoplova. Pored lateralne usmjerenosti ili »utjecaja instalacije« kao što su prethodno opisani zbog povećanog lateralnog prigušenja kojim se prouzročuje da razina zvuka brže opada s porastom udaljenosti nego što je to navedeno u NPD krivuljama. Prethodnu je metodu za modeliranje lateralnog širenja buke zrakoplova, koja se nalazi u širokoj primjeni, razvio SAE u normi AIR-1751, a algoritmi opisani u nastavku temelje se na poboljšanjima koje SAE trenutačno preporučuje u normi AIR-5662. Lateralno prigušenje je utjecaj refleksije na temelju interferencije između izravno zračenog zvuka i zvuka reflektiranog s površine. Ovisi o vrsti površine i može prouzročiti znatna smanjenja u promatranim razinama buke pri malim elevacijskim kutovima. Na prigušenje snažno utječe jednakomjerna i nejednakomjerna refrakcija zvuka prouzročena gradijentima vjetra i temperature ili turbulencijama koji su i sami mogu pripisati prisutnosti površine^[22](Gradijenti vjetra i temperature kao i turbulencije djelomično ovise o hrapavosti i svojstvima prijenosa topline površine.). Mehanizam je površinske refleksije dobro istražen i za ujednačene atmosferske i površinske uvjete može se teoretski prilično precizno opisati. Međutim, atmosferske i površinske neujednačenosti, koje se ne mogu obraditi jednostavnom teoretskom analizom, uvelike utječu na učinak refleksije i imaju sklonost da ga »prošire« na veće elevacijske kutove; stoga je teorija samo ograničeno primjenjiva. SAE konstantno radi na razvoju boljeg razumijevanja površinskog utjecaja što bi trebalo rezultirati boljim modelima. Do njihova razvoja preporučuje se sljedeća metodologija za izračun lateralnog prigušenja, opisana u normi AIR-5662. Ograničena je na slučaj širenja zvuka iznad mekanog ravnog tla što je prikladno za veliku većinu civilnih zračnih luka. Prilagodbe kako bi se uzeli u obzir efekti tvrde površine tla (ili površina sličnih akustičnih svojstava, vode) još su u fazi razvoja.

Metodologija se temelji na velikoj zbirci eksperimentalnih podataka o širenju zvuka iz zrakoplova s motorima smještenima na trupu u pravocrtnom (bez zaokreta), jednakomjernom, horizontalnom letu kako je izvorno navedena u AIR-1751. Pod pretpostavkom da pri horizontalnom letu prigušenje od zraka do tla i. ovisi o elevacijskom kutu β izmjerenom u vertikalnoj ravnini i ii. o bočnom pomaku od tlocrta putanje

S obzirom na to da vrijednost Λ_T(β,

(2.7.39.)

pri čemu se β i

Premda bi se Λ(β,

(2.7.40.)

pri čemu je

(2.7.41.)

(2.7.42.)

a Λ(β) lateralno prigušenje od zraka do tla na velikoj udaljenosti dobiveno s

(2.7.43.)

(2.7.44.)

Izraz za lateralno prigušenje Λ(β,

U određenim uvjetima (s terenom) vrijednost β može biti manja od nule. U tim se slučajevima preporučuje Λ(β) = 10,57.

Bočni pomak, m

Slika 2.7.o: Promjena lateralnog prigušenja Λ(β,

Lateralno prigušenje u konačnim segmentima

U jednadžbama od 2.7.41. do 2.7.44. opisano je lateralno prigušenje Λ(β

Određivanje lateralnog prigušenja za konačne segmente znatno se razlikuje pri mjerama L_max i L_E. Maksimalne razine segmenta L_max određuju se na temelju NPD podataka kao funkcija udaljenosti širenja d od najbliže točke u segmentu; za dimenzije segmenta nisu potrebne korekcije. Jednako se pretpostavlja da lateralno prigušenje L_max ovisi samo o elevacijskom kutu iste točke i udaljenosti na tlu do te točke. Stoga su potrebne samo koordinate te točke. Međutim, za L_E proces je kompliciraniji.

Osnovna razina događaja L_E(P,d) koja se određuje na temelju NPD podataka, iako za parametre konačnih segmenata, primjenjuje se unatoč tome na beskonačnu putanju leta. Razina izloženosti događaja iz segmenta L_E,seg je, naravno, manja od osnovne razine i to za potrebni iznos u korekcije za konačni segment, pri čemu je taj iznos opisan u odjeljku 2.7.19. Tom se korekcijom, funkcijom geometrije trokutova OS₁S₂ na slikama 2.7.j do 2.7.l, utvrđuje koji dio kod O primljene zvučne energije ukupne beskonačne putanje dolazi od segmenta; ista se korekcija primjenjuje neovisno o postojanju lateralnog prigušenja. Međutim, sva se lateralna prigušenja izračunavaju za beskonačnu putanju leta, tj. kao funkcija njezina pomaka i visine, a ne za konačni segment.

Zbrajanjem korekcija ∆_V i ∆_I, i oduzimanjem lateralnog prigušenja Λ(β,

Na slici 2.7.p prikazan je segment odleta S1S2 – zrakoplov se penje pod kutom γ – međutim odnosi su pri dolasku prilično slični. Ostatak »realne« putanje leta nije prikazan; ovdje je dovoljno napomenuti da S1S2 predstavlja samo dio cijele putanje (koja je općenito u obliku luka). U tom se slučaju promatrač O nalazi lijevo pored segmenta. Zrakoplov se nalazi (suprotno od smjera kazaljke na satu u podnosu na putanju) pod kutom ε prema bočnoj horizontalnoj osi. Depresijski kut ϕ ravnine nosive površine, pri čemu je utjecaj instalacije ∆_I funkcija (jednadžba 2.7.39.), nalazi se u ravnini okomitoj na putanju leta u kojoj je ε definiran. Stoga vrijedi ϕ = β − ε pri čemu je β = tan^-1(h/

Slika 2.7.p: Promatrač pored segmenta

Za izračun lateralnog prigušenja jednadžbom 2.7.40. (pri čemu se β mjeri u vertikalnoj ravnini), ekvivalentna horizontalna putanja leta definirana je u vertikalnoj ravnini kroz S1S2 i s istim okomitim izravnim razmakom d_p od promatrača. To je vizualizirano rotacijom trokuta ORS i pridružene putanje leta oko OR (vidjeti sliku 2.7.p) pod kutom γ čime se dobiva trokut ORS´. Elevacijski kut te ekvivalentne horizontalne putanje (sada u vertikalnoj ravnini) je β = tan^-1(h/

Na slici 2.7.q prikazana je situacija u kojoj se promatračka točka O nalazi iza konačnog segmenta, a ne pored. Ovdje se segment promatra kao udaljeniji dio beskonačne putanje; okomica se može povući samo do točke Sp na njezinu produljenju. Trokut OS1S2 odgovara slici 2.7.j u kojoj je definirana korekcija segmenta _F. No, u ovom su slučaju parametri za lateralnu usmjerenost i lateralno prigušenje manje očigledni.

Slika 2.7.q: Promatrač iza segmenta

S obzirom na to da je lateralna usmjerenost (utjecaj instalacije) za potrebe modeliranja dvodimenzionalna, definirajući depresijski kut ϕ mjeri se i dalje bočno od ravnine nosive površine zrakoplova. (Osnovna razina događaja i dalje je ona koja se stvara zrakoplovom koji leti beskonačnom putanjom leta koja se prikazuje produljenim segmentom.) Time se depresijski kut određuje na najbližoj točki prilaženja, tj. ϕ = β_p − ε pri čemu je β_p kut SpOC.

Za mjeru maksimalne razine NPD parametar udaljenosti uzima se kao najmanji razmak do segmenta, tj. d = d₁. Za mjeru razine izloženosti to je najkraća udaljenost d_p između O i Sp na produljenoj putanji leta; tj. na temelju NPD tablice interpolirana razina jest L_E∞ (P₁, d_p).

Geometrijski parametri za lateralno prigušenje različiti su i pri izračunu maksimalne razine i razine izloženosti. Za mjeru maksimalne razine prilagodba Λ(β,

Pri izračunu lateralnog prigušenja samo za segmente leta i mjeru razine izloženosti

Najbliža točka prilaženja ekvivalentne horizontalne putanje promatraču O je na S´, izravnom razmaku d, tako da se trokutom OCS´ konstruiranim na taj način u vertikalnoj ravnini onda definira visinski kut β =cos-1 (/d). Premda se ta transformacija čini prilično zamršenom, potrebno je napomenuti da geometrija osnovnog izvora (definirana s d₁, d₂ i ϕ) ostaje netaknuta. Zvuk koji se kreće od segmenta prema promatraču identičan je zvuku koji bi nastao kad bi cijeli let duž beskonačno produljenog nagnutog segmenta (kojem segment pripada za potrebe modeliranja) protekao konstantnom brzinom V i konstantnom snagom P₁. S druge strane, lateralno prigušenje zvuka segmenta koji primi promatrač nije povezano s β_p, elevacijskim kutom produljene putanje, nego s β, elevacijskim kutom ekvivalentne putanje.

Najbliža točka prilaženja ekvivalentne horizontalne putanje promatraču O je na S´, izravnom razmaku d, tako da se trokutom OCS´ konstruiranim na taj način u vertikalnoj ravnini onda definira visinski kut β =cos-1 (

Slučaj u kojem se promatrač nalazi ispred segmenta neće biti opisan zasebno jer je očito da u osnovi odgovara slučaju u kojem se promatrač nalazi iza segmenta.

Međutim, što se tiče mjere za razinu izloženosti kad se lokacije promatrača nalaze iza segmenata tla za vrijeme zaleta odnosno ispred segmenata tla za vrijeme protrčavanja, vrijednost za β postaje ista kao i za mjeru maksimalne razine, tj. β = β₁ = sin^-1(z₁/d₁) i

Korekcija za konačni segment _F (samo razina izloženosti L_E)

Prilagođena osnovna razina izloženosti buci odnosi se na zrakoplov u kontinuiranom pravocrtnom jednakomjernom horizontalnom letu (iako uz kut bočnog nagiba ε koji je nespojiv s pravocrtnim letom). Primjenom (negativne) korekcije za konačni segment ∆_F = 10×lg(F), pri čemu je F udio energije, razina se dodatno prilagođuje razini koja bi vrijedila kad bi zrakoplov preletio samo konačni segment (ili kad bi zrakoplov bio potpuno bezvučan na ostatku beskonačne putanje leta).

Članom za udio energije uzima se u obzir izražena longitudinalna usmjerenost buke zrakoplova i kut ograničen segmentom na promatračkom mjestu. Premda su procesi kojima se prouzročuje usmjerenost vrlo složeni, studijama se pokazalo da su dobivene konture prilično neosjetljive na točno pretpostavljena svojstva usmjerenosti . Izraz za ∆_F naveden u nastavku temelji se na 90-stupanjskom dipolnom modelu zračenja zvuka na četvrtu potenciju. Pretpostavlja se da ne postoji utjecaj bočne usmjerenosti i bočnog prigušenja. Izvođenje te korekcije detaljno je opisano u Dodatku E.

Udio energije F je funkcija »pogleda« trokut OS1S2 koji je definiran na slikama od 2.7.j do 2.7.l tako da se dobiva sljedeće:

(2.7.45.)

pri čemu je:

a d_λ označuje »prilagođeni razmak« (vidjeti Dodatak E). Napominje se da je L_max(P, d_p) maksimalna razina (izvedena na temelju NPD podataka) za okomiti razmak d_p, a NE L_max segmenta.

Preporučuje se za ∆_F primijeniti donju granicu od – 150 dB.

U posebnom slučaju da se lokacije promatrača nalaze iza svakog segmenta zaleta ili protrčavanja, primjenjuje se skraćeni oblik udjela buke koji je izražen u jednadžbi 2.7.45., a koja odgovara specifičnom slučaju q = 0. To se računa pomoću jednadžbe:

∆_F’ = 10 log₁₀[(1/π) [α₂/(1+α₂²) + tan⁻¹α₂] 10^∆SOR/10]

(2.7.46.)

pri čemu α₂ = λ / d_λ i ∆_SOR je funkcija usmjerenosti na početku kretanja koja je definirana u jednadžbama 2.7.51. i 2.7.52.

Razlozi za korištenje tog posebnog oblika udjela buke objašnjeni su detaljnije u odjeljku u nastavku u okviru primjene metode za usmjerenost na početku kretanja.

Poseban tretman segmenata kretanja na tlu pri uzlijetanju i slijetanju, uključujući funkciju usmjerenosti na početku kretanja ∆_SOR

U slučaju segmenata za kretanje na tlu (pri uzlijetanju i slijetanju) primjenjuju se posebni tretmani koji su opisani u nastavku.

Funkcija usmjerenosti na početku kretanja ∆_SOR

Buka mlaznih zrakoplova, posebno zrakoplova opremljenih motorima s niskim prijenosnim omjerom, pokazuje čunjaste oblike zračenja u stražnjem luku, što je tipično za ispušnu buku mlaza. Taj je obrazac izraženiji što je veća brzina mlaza i manja brzina leta. To je od posebne važnosti za lokacije promatrača iza početka kretanja gdje su ispunjena oba uvjeta. Taj se utjecaj uzima u obzir funkcijom usmjerenosti ∆_SOR .

Funkcija ∆_SOR izvedena je iz nekoliko kampanja za mjerenje buke u kojima su se upotrebljavali mikrofoni adekvatno pozicionirani iza i bočno od početka kretanja mlaznog zrakoplova u odlasku.

Na slici 2.7.r prikazana je odgovarajuća geometrija. Azimutni kut ψ između longitudinalne osi zrakoplova i vektora u odnosu na promatrača definiran je jednadžbom:

(2.7.47.)

Relativna udaljenost q je negativna (vidjeti sliku 2.7.j) tako da je ψ u rasponu od 0° u smjeru kretanja zrakoplova prema naprijed do 180° u obrnutom smjeru.

Promatrač

Slika 2.7.r: Geometrija zrakoplova i promatrača na tlu radi procjene korekcije za usmjerenost

Funkcija ∆_SOR predstavlja promjenu ukupne buke nastale zaletom izmjerene iza početka kretanja u odnosu na ukupnu buku zaleta izmjerenu bočno od početka kretanja uz isti razmak:

(2.7.48.)

pri čemu je L_TGR(d_SOR,901396991858) ukupna razina buke zaleta proizvedene svim segmentima zaleta u točki udaljenosti d_SOR bočno od početka kretanja. Pri udaljenostima d_SOR manjima od udaljenosti normaliziranja d_SOR,0, funkcija usmjerenosti na početku kretanja dobiva se na sljedeći način:

(2.7.49.)

(2.7.50.)

Ako je udaljenost d_SOR veća od udaljenosti normaliziranja d_SOR,0, korekcija za usmjerenost množi se korekcijskim faktorom kako bi se uzelo u obzir da usmjerenost pri većim udaljenostima do zrakoplova postaje manje izražena; tj.

(2.7.51.)

(2.7.52.)

Udaljenost normaliziranja d_SOR,0 jednaka je 762 m (2500 ft).

Tretman prijemnika koji se nalaze iza svakog segmenta zaleta i protrčavanja

Prethodno opisanom funkcijom _SOR obuhvaćen je prvenstveno izraženi učinak usmjerenosti početnog dijela zaleta na lokacijama iza početka kretanja (jer je najbliži prijemnicima i pokazuje najveći omjer brzine mlaza i brzine zrakoplova). Međutim, primjena izvedene funkcije ∆_SOR »generalizirana« je na položaje iza svakog pojedinog segmenta kretanja na tlu (pri uzlijetanju i slijetanju), tj. ne samo iza točke početka kretanja (pri uzlijetanju).

Parametri d_S i ψ izračunavaju se u odnosu na početak svakog pojedinog segmenta kretanja na tlu pri uzlijetanju i slijetanju.

Razina događaja L_seg za lokaciju iza zadanog segmenta zaleta ili protrčavanja izračunava se kako bi se udovoljilo zahtjevima s obzirom na formu ∆_SOR funkcije: izračunava se u osnovi za referentnu točku koja se nalazi bočno od početne točke segmenta uz istu udaljenost d_S kao stvarna točka, a prilagođuje se dodatno s ∆_SOR kako bi se dobila razina događaja na stvarnoj točki.

To znači da se za različite korekcijske članove u jednadžbama u nastavku moraju primijeniti geometrijski parametri koji odgovaraju toj referentnoj točki koja se nalazi bočno od početne točke:

(2.7.53.)

(2.7.54.)

pri čemu je ∆’_F smanjeni oblik udjela buke koji je izražen u jednadžbi (2.7.46.) za slučaj q = 0 (jer se referentna točka nalazi bočno od početne točke) i napominje se da je d_λ potrebno izračunati pomoću d_S (a ne d_p):

(2.7.55)

2.7.20. Razina zvučnog događaja L nekog kretanja zrakoplova općeg zrakoplovstva

Metoda opisana u odjeljku 2.7.19. primjenjiva je na zrakoplove općeg zrakoplovstva s elisnim motorom kada ih se tretira kao elisni zrakoplov s obzirom na utjecaje položaja motora.

U bazi podataka ANP sadržani su unosi za nekoliko zrakoplova općeg zrakoplovstva. Iako je često riječ o najčešćim zrakoplovima općeg zrakoplovstva, ponekad može imati smisla uključiti dodatne podatke.

Ako konkretni zrakoplovi općeg zrakoplovstva nisu poznati ili uvršteni u bazu podataka ANP, preporučuje se korištenje općenitih podataka zrakoplova GASEPF odnosno GASEPV. Ti skupovi podataka predstavljaju mali zrakoplov općeg zrakoplovstva s jednim motorom i elisom nepromjenjivog odnosno promjenjivog koraka. Tablice s unosima navedene su u Prilogu I. (tablice I-11 I-17)

2.7.21. Metoda za izračun buke helikoptera

Za izračun buke helikoptera može se upotrijebiti ista metoda izračuna kao i za zrakoplove s fiksnim krilima (opisana u odjeljku 2.7.14.) pod uvjetom da se helikopteri tretiraju kao elisni zrakoplovi, a da se pritom ne uzimaju u obzir utjecaji položaja motora povezani s mlaznim zrakoplovom. Tablice s unosima za dva različita skupa podataka navedene su u Prilogu I. (tablice I-18 I-27).

2.7.22. Buka povezana s radnjama isprobavanja motora, taksiranjem i pomoćnim uređajima za napajanje

Ako se smatra potrebnim modelirati buku povezanu s isprobavanjem motora i pomoćnim uređajima za napajanje, to se modeliranje izvodi na temelju poglavlja o buci industrijskih pogona i postrojenja. Premda to uglavnom nije slučaj, buka isprobavanja motora zrakoplova na zračnim lukama može pridonijeti opterećenju bukom. Ta se isprobavanja obično provode za tehničke svrhe kako bi se provjerila funkcija motora, a pritom se zrakoplovi nalaze na sigurnoj udaljenosti od zgrada, drugih zrakoplova, i kretanja vozila i/ili osoba kako bi se izbjegla bilo kakva šteta povezana sa strujanjem u mlaznom motoru.

Iz dodatnih sigurnosnih razloga i razloga povezanih sa zaštitom od buke u zračnim se lukama, osobito u zračnim lukama s objektima za održavanje u kojima se često provode isprobavanja motora, mogu ugraditi kabine za zaštitu od buke, a to su zidovi za zaštitu od buke u U obliku posebno izrađeni za sprečavanje i odvođenje strujanja u mlaznom motoru i buke. Najbolji način za istraživanje emisija buke iz tih objekata, koje se mogu dodatno prigušiti i smanjiti dodatnim zemljanim nasipima ili velikim brojem protuzvučnih ograda, je taj da se kabina za zaštitu od buke uzme kao izvor buke industrijskih pogona i postrojenja pa da se primijeni odgovarajući model širenja buke i zvuka.

2.7.23. Izračun kumulativnih razina

U odjeljcima od 2.7.14. do 2.7.19. opisan je izračun razine zvučnog događaja jednog kretanja zrakoplova na jednoj lokaciji promatrača. Ukupna izloženost buci na toj lokaciji izračunava se akumuliranjem razina događaja svih kretanja zrakoplova značajnih za buku, tj. svih kretanja, u dolasku ili odlasku, a koja utječu na kumulativnu razinu.

2.7.24. Vrednovane ekvivalentne razine zvuka

Vremenski vrednovane ekvivalentne razine zvuka, kojima se u obzir uzima sva primljena značajna zvučna energija zrakoplova, općenito se izražavaju formulom:

(2.7.56.)

Zbrajanje se izvodi preko svih događaja buke N tijekom vremenskog intervala T₀ na koji se primjenjuje indeks buke. L_E,i je razina izloženosti jednokratnog zvučnog događaja i-tog zvučnog događaja. g_i je faktor vrednovanja ovisan o dobu dana (obično definiran za dan, večer i noć). g_i je zapravo množitelj za broj letova u određenim razdobljima. Konstanta C može imati različita značenja (konstanta normaliziranja, sezonska prilagodba itd.).

Primjenom odnosa

pri čemu je ∆_i vrednovanje u decibelima za i-to razdoblje, jednadžba se 2.7.56. može preformulirati na sljedeći način

(2.7.57.)

tj. vrednovanje za doba dana izraženo je aditivnim pomicanjem razine.

2.7.25. Vrednovani broj letova

Kumulativna razina buke procjenjuje se zbrajanjem doprinosa svih različitih tipova ili kategorija zrakoplova na različitim rutama leta koja čini scenarij zračne luke.

Radi opisa tog procesa zbrajanja uvode se dolje navedeni indeksi:

i indeks za tip ili kategoriju zrakoplova,

j indeks za putanju leta ili pomoćnu putanju (ako su pomoćne putanje definirane),

k indeks za segment putanje leta.

Mnogi indikatori za buku, posebno ekvivalentne razine zvuke, uključuju faktore vrednovanja za doba dana g_i u svojim definicijama (jednadžba 2.7.56. i 2.7.57.).

Proces zbrajanja može se pojednostaviti uvođenjem »vrednovanog broja letova«.

(2.7.58.)

Vrijednosti N_ij predstavljaju broj letova za tip/kategoriju zrakoplova i na putanji (ili pomoćnoj putanji j za razdoblje dana, večeri odnosno noći^[24](Ovisno o definiciji primijenjenog indeksa buke vremenska se razdoblja mogu razlikovati od prethodna tri.).

Na temelju jednadžbe (2.7.57.) (opća) kumulativna ekvivalentna razina zvuka L_eq na promatračkoj točki (x,y) jest

(2.7.59.)

T₀ je referentno vremensko razdoblje. Ovisi – kao i faktori vrednovanja g_i o posebnoj definiciji korištenog vrednovanog indeksa (npr. L_DEN). L_E,ijk je doprinos razine jednokratnog zvučnog događaja segmenta k putanje ili pomoćne putanje j za let zrakoplova kategorije i. Procjena za L_E,ijk je detaljno opisana u odjeljcima od 2.7.14. do 2.7.19.

2.7.26. Izračun za standardnu mrežu i fino podešavanje

Kad se konture buke dobivaju interpolacijom između vrijednosti indeksa na pravokutno raspoređenim točkama mreže, njihova točnost ovisi o izboru razmaka mreže (veličina rubrike) ∆_G, posebno među ćelijama kod kojih veliki nagib pri prostornoj raspodjeli indeksa stvara usku zakrivljenost konture (vidjet sliku 2.7.s). Smanjivanjem se razmaka unutar mreže mogu smanjiti interpolacijske pogreške, međutim time se povećava i broj točaka mreže, čime se produljuje vrijeme izračuna. Optimiziranje razmaka mreže uključuje pronalaženje ravnoteže između točnosti modeliranja i vremena izračuna.

Slika 2.7.s: Standardna mreža i fino podešavanje mreže

Značajan napredak u učinkovitosti izračuna s točnijim rezultatima ostvaruje se korištenjem neravnomjerne mreže radi finog podešavanja interpolacije u kritičnim ćelijama. Tehnika prikazana na slici 2.7.s usmjerena je na lokalno sužavanje razmaka unutar mreže dok se većina mreže ne mijenja. To je vrlo jednostavno i postiže se sljedećim koracima:

1.     utvrđivanje granične razlike finog podešavanja ∆L_R za indeks buke,

2. izračun osnovne mreže za razmak ∆_G,

3.     provjera razlika ∆L vrijednosti indeksa između dodirnih čvorova mreže,

4.     ako postoje razlike ∆L > ∆L_R , utvrđivanje nove mreže s razmakom _G/2 i procjena razina za nove čvorove odvija se na sljedeći način:

5.     ponavljanje 1. do 4. koraka dok sve razlike budu manje od granične razlike,

6. procjena kontura linearnom interpolacijom.

Ako se niz vrijednosti indeksa treba pridodati drugima (npr. pri izračunu vrednovanih indeksa zbrajanjem odvojenih kontura za dan, večer i noć), potrebno je voditi računa o tome kako bi se osiguralo da su odvojene mreže identične.

2.7.27. Korištenje rotiranih mreža

U mnogim praktičnim slučajevima kontura buke u stvarnosti prolazi simetrično oko tlocrta putanje. Međutim, ako smjer te putanje nije poravnat s izračunom mreže, to može imati za posljedicu asimetričan oblik konture.

Slika 2.7.t: Korištenje rotirane mreže

Najjednostavniji način kako bi se izbjegao taj efekt jest suženje mreže, čime se međutim produljuje vrijeme izračuna. Elegantnije rješenje usmjereno je na rotiranje mreže za izračun tako da njezin smjer bude paralelan s glavnim tlocrtima putanja (tj. obično paralelno s glavnom uzletno-sletnom stazom). Na slici 2.7.t prikazan je učinak te rotacije mreže na oblik konture.

2.7.28. Praćenje kontura

Vremenski vrlo učinkovit algoritam, kojim se u zamjenu za malo složeniji izračun može izostaviti izračun vrijednosti indeksa za cijelo polje mreže, radi tako da se kontura izračunava točku po točku. Tom se opcijom zahtijevaju dva osnovna koraka koja je potrebno izvršiti i ponoviti (vidjeti sliku 2.7.u):

Slika 2.7.u: Koncept algoritma za praćenje

U 1. koraku potrebno je na konturi naći točku P1. To se postiže izračunavanjem razina indeksa buke L u koracima s istim razmacima duž »polupravca zrake« od kojeg se očekuje da će se sjeći s potrebnom konturom razine L_C. Kad se kontura presiječe, razlika δ = L_C − L mijenja predznak. Potom se širina koraka polovi duž zrake, a traženje se odvija u obrnutom smjeru, sve dok δ ne postane manji nego prethodno utvrđeni prag točnosti.

U 2. koraku, koji se ponavlja dok kontura ne bude dovoljno definirana, potrebno je naći sljedeću točku na konturi L_C koja se nalazi na određenoj pravocrtnoj udaljenosti r od aktualne točke. U uzastopnim kutnim koracima razine indeksa i razlike δ izračunavaju se na krajevima vektora kojima se opisuje luk radijusa r. Odgovarajućim polovljenjem i obrnutim inkrementalnim povećanjem, ovaj put u smjeru vektora, sljedeća se točka konture određuje prethodno utvrđenom točnosti.

Slika 2.7.v: Geometrijski parametri radi definiranja uvjeta s obzirom na algoritam za praćenje

Nameće se nekoliko sporednih uvjeta kako bi se osiguralo da se kontura procijeni dovoljnim stupnjem točnosti (vidjeti sliku 2.7.v):

1. duljina tetive ∆c (razmak između dvije točke konture) mora biti unutar intervala [∆c_min, ∆c_max], npr. [10 m, 200 m];

2. odnos duljina između dvije dodirne tetive ∆c_n i ∆c_n+1 mora biti ograničen, npr. 0,5 < ∆c_n /∆c_n+1 < 2.

3. s obzirom na dobru prilagodbu duljine tetive na zakrivljenost konture sljedeći uvjet mora biti ispunjen:

pri čemu je φ_n razlika smjerova tetive.

Iz iskustva s ovim algoritmom pokazalo se kako se u prosjeku moraju izračunati 2 do 3 vrijednosti indeksa radi određivanja točke konture s točnošću boljom od 0,01 dB.

Posebno pri potrebnom izračunu velikih kontura tim se algoritmom uvelike ubrzava vrijeme izračuna. Međutim, potrebno je napomenuti da se za njegovu provedbu zahtijeva iskustvo, posebno kad se kontura dijeli u odvojene otoke.

2.8. Dodjeljivanje razina buke i stanovništva zgradama

U procjeni izloženosti stanovnika buci razmatraju se samo stambene zgrade. Zgradama koje nisu stambene, kao što su škole, bolnice, poslovne zgrade i tvornice, ne dodjeljuju se stanovnici. Određivanje broja stanovnika u stambenim zgradama mora se temeljiti na najnovijim službenim podacima (ovisno o primjenjivim propisima svake države članice).

Budući da se pri izračunu buke zrakoplova koristi mreža razlučivosti 100 x 100 m, u konkretnom slučaju buke zrakoplova razina buke bit će izvedena iz razine buke na najbližoj točki u tom koordinatnom sustavu.

Određivanje broja stanovnika u zgradi

Broj stanovnika stambene zgrade važan je posredni parametar za procjenu izloženosti buci. Nažalost, podaci za taj parametar nisu uvijek dostupni. U nastavku je navedeno kako se ovaj parametar može izvesti iz dostupnijih podataka.

Simboli koji se za to koriste su:

BA = površina tla koju zgrada zauzima

DFS = kvadratura stambenih prostora

DUFS = kvadratura stana

H = visina zgrade

FSI = kvadratura stambenog prostora po stanovniku

Inh = broj stanovnika

NF = broj katova

V = volumen stambenih zgrada

Za izračun broja stanovnika koristi se postupak za slučaj 1 ili postupak za slučaj 2, ovisno o dostupnosti podataka.

SLUČAJ 1: dostupni su podaci o broju stanovnika

1A: Broj stanovnika je poznat ili je procijenjen na temelju broja stanova. U tom slučaju broj stanovnika zgrade je zbroj broja stanovnika svih stanova u zgradi.

(2.8.1.)

1B: Broj stanovnika je poznat samo za područja veća od zgrade, primjerice strane gradskih blokova, gradske blokove, četvrti ili cijelu općinu. U tom slučaju broj stanovnika zgrade procjenjuje se na temelju volumena zgrade:

(2.8.2.)

Indeks »total« ovdje se odnosi na predmetno područje. Volumen zgrade izračunava se množenjem površine tla koju zgrada zauzima i njezine visine:

(2.8.3.)

Ako visina zgrade nije poznata, procjenjuje se prema broju katova NF_zgrade, uz pretpostavku prosječne visine od 3 metra za svaki kat:

(2.8.4)

Ako ni broj katova nije poznat, koristi se prethodno određena vrijednost za broj katova koja odgovara prosjeku za taj dio grada.

Ukupni volumen stambenih zgrada u razmatranom području V_total izračunava se zbrajanjem volumena svih stambenih zgrada u tom području.

(2.8.5.)

SLUČAJ 2: nisu dostupni podaci o broju stanovnika

U tom slučaju broj stanovnika procjenjuje se na temelju prosječne kvadrature stambenog prostora po stanovniku FSI. Ako taj parametar nije poznat, koristi se prosjek kvadrature stambenog prostora po stanovniku za predmetnu državu.

2A: Kvadratura stambenog prostora je poznata i dobivena je na temelju kvadrature stanova.

U tom slučaju broj stanovnika svakog stana procjenjuje se na sljedeći način:

(2.8.6.)

Broj stanovnika zgrade može se procijeniti kao u SLUČAJU 1A gore.

2B: Kvadratura stambenog prostora je poznata za cijelu zgradu, tj. kao zbroj kvadrature svakog stana u zgradi.
U tom slučaju broj stanovnika procjenjuje se na sljedeći način:

(2.8.7.)

2C: Kvadratura stambenog prostora je poznata samo za područja veća od zgrade, primjerice gradske blokove, kvartove ili cijelu općinu.

U tom slučaju broj stanovnika zgrade procjenjuje se na temelju volumena zgrade kako je opisano u SLUČAJU 1B gore, a ukupni broj stanovnika procjenjuje se kako slijedi:

(2.8.8.)

2D: Kvadratura stambenog prostora nije poznata. U tom slučaju broj stanovnika zgrade procjenjuje se kako je opisano u SLUČAJU 2B gore, a kvadratura stambenog prostora procjenjuje se kako slijedi:

(2.8.9.)

Faktor 0.8 je konverzijski faktor za pretvaranje ukupne površine koju zgrada zauzima u → kvadraturu stambenog prostora. Ako je za određeno područje reprezentativan neki drugi faktor, onda se on i koristi i to se mora jasno dokumentirati.

Ako broj katova zgrade nije poznat, on se procjenjuje na temelju visine zgrade, H_zgrade, a rezultat je obično broj katova izražen brojem koji nije cijeli broj:

(2.8.10)

Ako nije poznata visina zgrade ni broj katova, koristi se prethodno određena vrijednost za broj katova koja odgovara prosjeku za taj dio grada.

Definiranje točaka prijemnika na fasadama zgrada

Procjena izloženosti stanovništva buci temelji se na razinama izmjerenima na točkama prijemnika na visini od 4 m iznad tla ispred fasada stambenih zgrada.

Za izračun broja stanovnika koristi se postupak za slučaj 1 ili postupak za slučaj 2 za zemaljske izvore buke. Za buku zrakoplova koja je izračunata prema 2.6., računa se da je ukupno stanovništvo zgrade izloženo buci s najbliže točke u mreži za koju je vrijednost buke izračunata.

SLUČAJ 1

Slika a
Primjer lokacije prijemnika oko zgrade prema proceduri za SLUČAJ 1.

a) Segmenti dulji od 5 m razdvajaju se u što dulje segmente podjednake duljine, ali ne dulje od 5 m. Točke prijemnika lociraju se na sredini svakog jednakog dijela.

b) Ostali segmenti koji su dulji od 2,5 m predstavljeni su jednom točkom prijemnika na sredini svakog segmenta.

c) Preostali susjedni segmenti ukupne duljine veće od 5 m smatraju se polilinijskim objektima slično kao a) i b).

d) Broj stanovnika koji se pripisuje točki prijema vrednuje se prema dužini predmetne fasade tako da zbroj svih točaka prijemnika predstavlja ukupan broj stanovnika.

e) Jedino u slučaju zgrada iz čije se površine kata može pretpostaviti da imaju samo jedan stan na svakom katu, za statistiku se izravno koristi razina buke s najizloženije fasade, te se pripisuje broju stanovnika zgrade.

SLUČAJ 2

Slika b
Primjer lokacije prijemnika oko zgrade prema proceduri za SLUČAJ 2.

a) Pročelja se razmatraju odvojeno ili ih se razdvaja u dijelove duljine od 5 m, a točka prijemnika nalazi se na sredini fasade ili petometarskog segmenta.

b) Na sredinu preostalog dijela također se postavlja točka prijemnika.

c) Broj stanovnika koji se pripisuje točki prijema vrednuje se prema duljini predmetne fasade tako da zbroj svih točaka prijemnika predstavlja ukupan broj stanovnika.

d) Jedino u slučaju zgrada iz čije se površine kata može pretpostaviti da imaju samo jedan stan na svakom katu, za statistiku se izravno koristi razina buke s najizloženije fasade, te se pripisuje broju stanovnika zgrade.

3. Ulazni podaci

Ulazni podaci koji se trebaju koristiti pri primjeni prethodno navedenih metoda izneseni su u Dodacima F do I.

U slučajevima kad ulazni podaci iz Dodataka F do I nisu primjenjivi ili uzrokuju odstupanja od realnih vrijednosti koja ne zadovoljavaju uvjete iz 2.1.2. i 2.6.2., mogu se koristiti druge vrijednosti, pod uvjetom da su adekvatno dokumentirane te da je adekvatno dokumentirana metodologija koja je korištena za njihovo dobivanje, uključujući dokaz da su prikladni. Te informacije moraju biti dostupne javnosti.

4. Mjerne metode

U slučajevima kada se, iz bilo kojeg razloga, vrše mjerenja, ona moraju biti u skladu s načelima za dugotrajna mjerenja prosjeka specificiranima u ISO 1996-1:2003 i ISO 1996-2:2007 ili, za buku zrakoplova, ISO 20906:2009.

Dodatak A

ZAHTJEVI U POGLEDU PODATAKA

U odjeljku 2.7.6. glavnog teksta opisuju se općenito zahtjevi za posebne podatke za svaki pojedinačni slučaj kojima se opisuju zračna luka i njezine operacije i koji su potrebni za izračun kontura buke. Sljedeće su tablice ispunjene primjerima podataka za hipotetsku zračnu luku. Konkretni formati podataka općenito će ovisiti o zahtjevima i potrebama posebnog sustava modeliranja buke i o scenariju studije.

Napomena: Preporučuje se da se geografske informacije (referentne točke itd.) navode u kartezijanskim koordinatama. Izbor određenog koordinatnog sustava obično ovisi o raspoloživim zemljopisnim kartama.

A1 Opći podaci o zračnoj luci

* Ponoviti za svaki vremenski interval koji nas zanima (doba dana, godišnje doba itd.).

A2 Opis uzletno-sletne staze

Za pomaknute pragove, opis uzletno-sletne staze može se ponoviti ili se pomaknuti pragovi mogu opisati u okviru opisa tlocrta putanje.

A3 Opis tlocrta putanje

U nedostatku radarskih podataka potrebne su sljedeće informacije za opisivanje pojedinačnih tlocrta putanje.

A4 Opis zračnog prometa

A5 Obrazac s podacima o letnoj proceduri

Primjer za Boeing 727-200 u skladu s Poglavljem 3., dobiven iz radarskih podataka koristeći upute navedene u odjeljku 2.7.9. glavnog teksta.

¹ Referentna točka RP je početak kretanja za odlet i praga sletne staze za prilaz.

² Jedinice odgovaraju jedinicama u bazi podataka ANP.

Primjer proceduralnog profila na temelju podataka o karakteristikama zrakoplova pohranjenih u bazi podataka ANP:

Dodatak B

IZRAČUNI PERFORMANSI LETA

Termini i simboli

Termini i simboli koji se upotrebljavaju u ovom dodatku usklađeni su s onima koje obično upotrebljavaju zrakoplovni inženjeri. Neki su osnovni termini ukratko objašnjeni u nastavku za korisnike koji nisu upoznati s njima. Kako bi se smanjilo neslaganje s glavnim dijelom metode, simboli su uglavnom definirani zasebno u ovom dodatku. Količinama koje su navedene u glavnom dijelu metode dodijeljeni su uobičajeni simboli; oni simboli koji se u ovom dodatku upotrebljavaju drukčije označeni su zvjezdicom (*). U određenoj se mjeri jedinice koje se upotrebljavaju u SAD-u i SI jedinice stavljaju jedne uz druge kako bi se očuvale konvencije s kojima su upoznati korisnici iz različitih disciplina.

Termini

Simboli

Količine su bezdimenzionalne ako nije drugačije navedeno. Simboli i kratice koji nisu navedeni u nastavku upotrebljavaju se samo lokalno i definirani su u tekstu. Supskripti 1 i 2 označavaju uvjete na početku i na kraju segmenta. Crte iznad teksta označavaju srednje vrijednosti, tj. prosjek početnih i krajnjih vrijednosti.

B1 Uvod

Sinteza putanje leta

U ovom se dodatku preporučuju postupci za izračun profila leta aviona na temelju navedenih aerodinamičkih parametara i parametara pogonske grupe, težine zrakoplova, atmosferskih uvjeta, tlocrta putanje i operativnog postupka (konfiguracije leta, režima rada motora, progresivne brzine, vertikalne brzine itd.). Operativni postupak opisan je nizom proceduralnih koraka kojima se propisuju načini leta za određeni profil.

Profil leta, za uzlijetanje ili za prilaženje, prikazan je nizom pravocrtnih segmenata čiji se krajevi nazivaju točkama profila. Profil se izračunava pomoću aerodinamičkih jednadžbi i jednadžbi potiska koje sadržavaju brojne koeficijente i konstante koje moraju biti na raspolaganju za posebne kombinacije zmaja zrakoplova i motora. Taj postupak izračuna opisan je u tekstu kao postupak sinteze putanje leta.

Osim parametara performansi zrakoplova, koji se mogu pronaći u bazi podataka ANP, te jednadžbe zahtijevaju da se posebno navede: 1. bruto težina aviona, 2. broj motora, 3. temperatura zraka, 4. nadmorska visina uzletno-sletne staze i 5. proceduralni koraci (izraženi u smislu režima rada motora, otklona zakrilaca, brzine leta i, tijekom ubrzavanja, prosječne brzine vertikalnog penjanja/snižavanja) za svaki segment tijekom uzlijetanja i prilaženja. Svaki segment zatim se razvrstava kao kretanje na tlu, uzlijetanje ili slijetanje, penjanje konstantnom brzinom, smanjivanje snage, penjanje s ubrzavanjem sa ili bez uvlačenja zakrilaca, snižavanje sa ili bez usporavanja i/ili upotrebe zakrilaca ili završni prilaz prilikom slijetanja. Profil leta sastavlja se korak po korak, pri čemu su početni parametri za svaki segment jednaki onima na kraju prethodnog segmenta.

Parametri aerodinamičkih performansi u bazi podataka ANP namijenjeni su za dobivanje razumno točnog prikaza stvarne putanje leta aviona u određenim referentnim uvjetima (vidjeti odjeljak 2.7.6. glavnog teksta). Međutim, pokazalo se da su aerodinamički parametri i koeficijenti motora primjereni za temperature zraka do 43 °C, nadmorske visine aerodroma do 4000 stopa i unutar raspona težine navedenog u bazi podataka ANP. Jednadžbe stoga omogućuju izračun putanje leta u drugim uvjetima; tj. pri nereferentnoj težini aviona, brzini vjetra, temperaturi zraka i nadmorskoj visini uzletno-sletne staze (tlaku zraka), obično s dostatnom točnošću za izračun prosječnih kontura razine zvuka oko zračne luke.

U odjeljku B-4 objašnjava se kako se pri odletima uzimaju u obzir učinci zaokreta leta. Time se omogućuje uzimanje u obzir bočnog nagiba pri izračunu učinka lateralne usmjerenosti (učinci opreme). Isto tako, tijekom zaokreta leta, gradijenti penjanja općenito će se smanjiti ovisno o polumjeru zaokreta i brzini aviona. (Učinci zaokreta tijekom završnog prilaza složeniji su i nisu obuhvaćeni u ovom trenutku. Međutim, oni će rijetko bitno utjecati na konture buke.)

U odjeljcima od B-5 do B-9 opisuje se preporučena metodologija za generiranje profila leta prilikom odleta, na temelju koeficijenata iz baze podataka ANP i proceduralnih koraka.

U odjeljcima B-10 i B-11 opisuje se upotrijebljena metodologija za generiranje profila leta prilikom prilaza, na temelju koeficijenata iz baze podataka ANP i letnih procedura.

U odjeljku B-12 nalaze se primjeri izračuna.

Dodani su zasebni skupovi jednadžbi za određivanje neto potiska koji stvaraju mlazni motori i elise zrakoplova. Ako nije navedeno drugačije, jednadžbe za aerodinamičke performanse aviona primjenjuju se jednako na avione na mlazni pogon i na avione na elisni pogon.

Korišteni matematički simboli definirani su na početku ovog dodatka i/ili prilikom prve upotrebe. U svim jednadžbama jedinice koeficijenata i konstanti moraju, naravno, biti u skladu s jedinicama odgovarajućih parametara i varijabli. Radi usklađenosti s bazom podataka ANP, u ovom se dodatku slijede konvencije inženjerstva performansi zrakoplova; udaljenosti i visine su izražene u stopama (ft), brzina u čvorovima (kt), masa u funtama (lb), sila u funtama sile (neto potisak korigiran za visoke temperature) i tako dalje, iako su neke dimenzije (npr. atmosferske) izražene u SI jedinicama. Izrađivači modela koji upotrebljavaju druge sustave jedinica trebali bi obratiti posebnu pozornost na primjenu odgovarajućih faktora konverzije pri prilagođavanju jednadžbi svojim potrebama.

Analiza putanje leta

U nekim primjenama modeliranja podaci o putanji leta ne pružaju se u obliku proceduralnih koraka, već kao koordinate u položaju i vremenu, obično određene analizom radarskih podataka. To je opisano u odjeljku 2.7.7. glavnog teksta. U tom se slučaju jednadžbe iz ovog dodatka upotrebljavaju »unatrag«; parametri potiska motora izvode se iz kretanja zrakoplova, a ne obratno. Općenito, nakon što se izračuna prosjek podataka o putanji leta i smanji na oblik segmenta, pri čemu se svaki segment razvrstava na osnovi penjanja ili snižavanja, ubrzavanja ili usporavanja te promjena potiska i zakrilaca, to je relativno jednostavno u usporedbi sa sintezom koja često uključuje iterativne procese.

B2 Potisak motora

Potisna sila koju stvara svaki motor jedna je od pet vrijednosti koje treba definirati na kraju svakog segmenta putanje leta (ostale su vrijednosti visina, brzina, režim rada motora i bočni nagib). Neto potisak predstavlja sastavni dio bruto potiska motora koji je na raspolaganju za pogon. Za aerodinamičke i akustičke izračune, neto potisak se navodi u odnosu na standardni tlak zraka na srednjoj razini mora. To nazivamo korigiranim neto potiskom, F_n/δ.

Tu će biti riječ o neto potisku dostupnom pri radu s određenom količinom snage motora ili o neto potisku do kojeg dolazi kad se parametar za podešavanje potiska podesi na određenu vrijednost. Za turbomlazni ili turboventilatorski motor koji radi s određenom količinom snage motora, korigirani neto potisak dobiva se primjenom jednadžbe

(B-1)

pri čemu:

U bazi podataka ANP također se navode podaci koji omogućuju izračun neizračunanog potiska motora kao funkcije parametra podešavanja potiska. Neki proizvođači definiraju taj parametar kao omjer tlaka motora (EPR), a drugi kao brzinu niskotlačnog rotora ili brzinu ventilatora, N₁. Kad je taj parametar EPR, jednadžba B-1 zamjenjuje se sljedećom:

(B-2)

pri čemu su K₁ i K₂ koeficijenti iz baze podataka ANP koji se odnose na korigirani neto potisak i omjer tlaka motora u blizini omjera tlaka motora od interesa za Machov broj određenog aviona.

Kad je brzina vrtnje motora N₁ parametar koji posada u pilotskoj kabini upotrebljava za podešavanje potiska, generalizirana jednadžba potiska postaje

(B-3)

pri čemu:

	je brzina vrtnje niskotlačnog kompresora (ili ventilatora) motora i stupnjeva turbine(%),
θ	= (T + 273)/288,15, omjer apsolutne ukupne temperature na ulazu motora u odnosu na apsolutnu standardnu temperaturu zraka na srednjoj razini mora [ref. 1.],
	je korigirana brzina niskotlačnog rotora (%) i
	su konstante izvedene iz podataka o ugrađenom motoru koje obuhvaćaju brzine N1 od interesa.

Napominjemo da za određeni avion E, F, G_A, G_B i H u jednadžbama B-2 i B-3 mogu imati različite vrijednosti od onih u jednadžbi B-1.

Neće svaki član jednadžbe uvijek biti značajan. Na primjer, za motore na kojima je ograničena snaga koji rade na temperaturama zraka ispod prijelomne točke (obično je to 30 °C) član temperature možda neće biti potreban. Za motore na kojima nije ograničena snaga, temperatura okolice mora se uzeti u obzir pri određivanju izračunanog potiska. Iznad temperature za suhu snagu motora treba upotrebljavati drugačiji skup koeficijenata potiska motora (E, F, G_A, G_B i H)_high za određivanje raspoložive razine potiska. U tom bi slučaju uobičajena praksa bila izračunati F_n/δ koristeći koeficijent za nisku temperaturu i koeficijent za visoku temperaturu te koristiti viši nivo potiska za temperature ispod temperature za suhu snagu motora odnosno niži izračunani nivo potiska za temperature iznad temperature za suhu snagu motora.

Ako su dostupni samo koeficijenti potiska za niske temperature, može se koristiti sljedeći odnos:

(B-4)

pri čemu:

U bazi podataka ANP nalaze se vrijednosti za konstante i koeficijente u jednadžbama B-1 do B-4.

Za avione s elisom, korigirani neto potisak po motoru treba iščitati iz grafikona ili izračunati pomoću jednadžbe

(B-5)

pri čemu:

Parametri u jednadžbi B-5 dostupni su u bazi podataka ANP za vrijednosti maksimalnog potiska pri uzlijetanju i maksimalnog potiska pri penjanju.

Stvarna brzina V_T procjenjuje se na osnovi kalibrirane brzine leta V_C pomoću odnosa

(B-6)

pri čemu je σ omjer između gustoće zraka u okolici aviona u odnosu na vrijednost na srednjoj razini mora.

Upute za rad sa smanjenim potiskom prilikom uzlijetanja

Često je težina zrakoplova pri uzlijetanju ispod najviše dopuštene težine i/ili je raspoloživa duljina uzletno-sletne staze veća od najmanje koja je potrebna pri upotrebi najvećeg potiska pri uzlijetanju. U tim je slučajevima uobičajena praksa smanjiti potisak motora ispod maksimalne razine kako bi se produžio životni vijek motora i, ponekad, u svrhu smanjenja buke. Potisak motora može se smanjiti samo na razine koje održavaju potrebnu sigurnosnu granicu. Postupak izračuna koji upotrebljavaju zračni prijevoznici kako bi odredili primjerenu količinu smanjenja potiska tome je prilagođen: izračun je kompleksan i uzima u obzir brojne čimbenike, među kojima su težina pri uzlijetanju, temperatura okolnog zraka, utvrđene udaljenosti uzletno-sletne staze, nadmorska visina uzletno-sletne staze i kriteriji za visinu zapreka uzletno-sletne staze. Stoga se iznos smanjenja potiska razlikuje od leta do leta.

Budući da smanjeni potisak može uvelike utjecati na konture buke prilikom odleta, izrađivači modela trebali bi u razumnoj mjeri voditi računa o njemu i, kako bi na najbolji mogući način predvidjeli njegove učinke, tražiti praktične savjete od zračnih prijevoznika.

Ako takvo savjetovanje nije dostupno, uputno ih je uzeti u obzir alternativnim sredstvima. Nije praktično doslovno prenijeti izračune zračnih prijevoznika za potrebe modeliranja buke, niti bi oni bili primjereni uz uobičajena pojednostavljenja i približne vrijednosti koje se upotrebljavaju za potrebe izračuna dugotrajne prosječne razine buke. Kao provediva alternativa dostupne su sljedeće smjernice. Treba naglasiti da su u ovom području u tijeku značajna istraživanja i stoga ove smjernice podliježu promjenama.

Analizom podataka iz uređaja za bilježenje podataka o letu pokazalo se da je razina smanjenja potiska snažno povezana s omjerom između stvarne težine pri uzlijetanju i regulirane težine pri uzlijetanju (RTOW), sve do fiksne donje granice^[25](Tijela za plovidbenost obično određuju nižu granicu potiska, često 25 posto ispod maksimalnog.); tj.

(B-7)

pri čemu je (F_n/δ)_max maksimalni izračunani potisak, W je stvarna bruto težina pri uzlijetanju i W_RTOW je regulirana težina pri uzlijetanju.

Regulirana težina pri uzlijetanju je najveća težina pri uzlijetanju koja se može sigurno upotrijebiti, a da udovolji zahtjevima duljine uzletno-sletne staze, stanja kod otkaza jednog motora i prepreka. Riječ je o funkciji raspoložive duljine uzletno-sletne staze, nadmorske visine uzletišta, temperature, čeonog vjetra i kuta zakrilaca. Taj se podatak može dobiti od zračnih prijevoznika i trebao bi biti lakše dostupan od podataka o stvarnim razinama smanjenog potiska. Može se izračunati i pomoću podataka iz letačkog priručnika zrakoplova.

Smanjen potisak pri penjanju

Prilikom upotrebe smanjenog potiska pri uzlijetanju zračni prijevoznici često, ali ne uvijek, pri penjanju smanje potisak ispod maksimalne razine^[26](Na koju se smanji potisak nakon početnog penjanja sa snagom koja je potrebna za uzlijetanje.). Time se sprečavaju situacije koje se javljaju kad, na kraju početnog penjanja s potiskom za uzlijetanje, treba povećati, a ne smanjiti snagu. Međutim, ovdje je teže postaviti načelo kojim bi se utvrdila zajednička osnova. Neki zračni prijevoznici upotrebljavaju fiksne ograničivače ispod maksimalnog potiska pri penjanju koji se ponekad nazivaju »penjanje 1« i »penjanje 2« i obično smanje potisak pri penjanju za 10 odnosno 20 posto u odnosu na maksimalni potisak. Preporučuje se da pri svakoj upotrebi smanjenog potiska prilikom uzlijetanja potisak pri penjanju također smanji za 10 posto.

B3 Vertikalni profili temperature zraka, tlaka, gustoće i brzine vjetra

Za potrebe ovog dokumenta smatra se da su promjene temperature, tlaka i gustoće s visinom iznad srednje razine mora one iz modela međunarodne standardne atmosfere. Metodologija opisana u nastavku validirana je za aerodrome na nadmorskim visinama do 4000 stopa i za temperature zraka do 43 °C (109 °F).

Iako, u stvarnosti, srednja brzina vjetra varira s visinom i vremenom, obično to nije moguće uzeti u obzir za potrebe modeliranja kontura buke. Umjesto toga, jednadžbe performansi leta navedene u nastavku temelje se na zajedničkoj pretpostavci da se avion u svakom trenutku kreće izravno u (unaprijed zadani) čeoni vjetar od 8 čvorova – bez obzira na smjer kompasa (iako se u izračunima širenja zvuka izričito ne uzima u obzir srednja brzina vjetra). Na raspolaganju su metode za prilagodbu rezultata za druge brzine čeonog vjetra.

B4 Učinci zaokreta

U ostatku ovog dodatka objašnjava se kako izračunati zahtijevana svojstva segmenata koji povezuju točke profila s,z koje određuju dvodimenzionalnu putanju leta u okomitoj ravnini iznad tlocrta putanje. Segmenti su definirani jedan za drugim u smjeru kretanja. Na kraju svakog segmenta (ili na početku kretanja na tlu u slučaju prvog segmenta za odlet) za koji su definirani operativni parametri i sljedeći proceduralni korak potrebno je izračunati kut penjanja i udaljenost putanje do točke na kojoj se postiže zahtijevana visina i/ili brzina.

Ako je putanja pravocrtna, to će se obuhvatiti segmentom jedinstvenog profila, a njegova se geometrija može odrediti izravno (iako ponekad s određenom mjerom iteracije). No ako se, prije nego što se postignu traženi konačni uvjeti, započinje ili završava zaokret ili ako se mijenja njegov polumjer ili smjer, jedan segment nije dovoljan zbog uzgona zrakoplova i promjene otpora zrakoplova s bočnim nagibom. Kako bi se uzele u obzir posljedice zaokreta tijekom penjanja, potrebni su segmenti dodatnih profila za uvođenje proceduralnog koraka, prema tekstu u nastavku.

Izrada tlocrta putanje opisana je u odjeljku 2.7.13. teksta. Taj se tlocrt izrađuje neovisno o bilo kojem profilu leta zrakoplova (iako se pazi da se ne definiraju zaokreti koji se ne bi mogli izvesti u normalnim radnim ograničenjima). No, budući da na profil leta – visinu i brzinu kao funkcije udaljenosti putanje – utječu zaokreti, profil leta ne može se odrediti neovisno od tlocrta putanje.

Kako bi se tijekom zaokreta održala brzina, treba povećati aerodinamički uzgon krila kako bi se uravnotežila centrifugalna sila kao i težina zrakoplova. To pak povećava otpor i, posljedično, potreban potisak. Učinci zaokreta izražavaju se u jednadžbama performansi kao funkcije bočnog nagiba ε koji se, za zrakoplov u horizontalno ravnom letu koji izvodi zaokret pri konstantnoj brzini na kružnoj putanji, dobivaju primjenom jednadžbe

(B-8)

Pretpostavlja se da svi zaokreti imaju konstantni polumjer i ne uzimaju se u obzir sekundarni učinci povezani s nehorizontalnim putanjama leta; bočni nagibi temelje se samo na polumjeru zaokreta r tlocrta putanje.

Kako bi se proveo proceduralni korak, prvo se izračunava privremeni segment profila pomoću bočnog nagiba ε na početnoj točki – kako je definirano u jednadžbi B-8 za polumjer segmenta putanje r. Ako je izračunana duljina privremenog segmenta takva da ne prelazi početak ili kraj zaokreta, privremeni se segment potvrđuje i pažnja se usmjerava na sljedeći korak.

No ako privremeni segment prelazi jedan ili više početaka ili krajeva zaokreta (pri čemu se ε mijenja)^[27](Kako bi se izbjegli prekidi kontura zbog trenutačnih promjena bočnog nagiba na spojevima između pravocrtnog leta i zaokreta, u izračune buke unose se podsegmenti da bi se omogućili linearni prijelazi bočnog nagiba preko prvih i posljednjih 5° zaokreta. Oni nisu potrebni u izračunu performansi; bočni nagib uvijek se navodi po jednadžbi B-8.), parametri leta na prvoj takvoj točki procjenjuju se interpolacijom (vidjeti odjeljak 2.7.13.), pohranjuju se zajedno sa svojim koordinatama kao vrijednosti krajnje točke i segment se skraćuje. Drugi dio proceduralnog koraka se zatim primjenjuje od te točke – opet uz pretpostavku da se može završiti u jednom segmentu s istim krajnjim uvjetima, ali s novom početnom točkom i novim bočnim nagibom. Ako u tom drugom segmentu tada dođe do druge promjene polumjera ili smjera zaokreta, bit će potreban treći segment – i tako dalje sve dok se ne postignu krajnji uvjeti.

Približna metoda

Jasno je da potpuno uzimanje učinaka zaokreta u obzir, kako je gore opisano, podrazumijeva značajnu složenost izračuna jer treba posebno izračunati profil penjanja svakog zrakoplova za svaki tlocrt putanje koju avion slijedi. Međutim, promjene vertikalnog profila uzrokovane zaokretima obično imaju znatno manji utjecaj na konture od promjena bočnog nagiba, pa se neki korisnici mogu odlučiti na izbjegavanje složenosti – po cijenu određenog gubitka preciznosti – tako što neće uzeti u obzir učinke zaokreta na profile, pri čemu će još uvijek uzeti u obzir bočni nagib pri izračunu lateralne emisije zvuka (vidjeti odjeljak 2.7.19.). U okviru ove približne metode točke profila za određenu operaciju zrakoplova izračunavaju se samo jedanput, uz pretpostavku pravocrtnog tlocrta putanje (za koju ε = 0).

B5 Kretanje na tlu pri uzlijetanju

Potisak pri uzlijetanju ubrzava kretanje aviona uzletno-sletnom stazom do samog uzleta. Pretpostavlja se da je kalibrirana brzina leta konstantna tijekom početnog dijela penjanja. Pretpostavlja se da se podvozje, ako se može uvući, uvlači ubrzo nakon uzlijetanja.

Za potrebe ovog dokumenta stvarno kretanje na tlu pri uzlijetanju približno se ocjenjuje pomoću ekvivalentne duljine uzlijetanja (u unaprijed zadani čeoni vjetar od 8 čvorova), s_TO8, definirane kako je prikazano na slici B-1 kao udaljenost duž uzletno-sletne staze od otpuštanja kočnice do točke na kojoj produžetak početne putanje leta tijekom penjanja s uvučenim podvozjem u ravnoj crti siječe uzletno-sletnu stazu.

Slika B-1: Ekvivalentna duljina uzlijetanja

Na horizontalno ravnoj uzletno-sletnoj stazi, ekvivalentna duljina zaleta s_TO8 u stopama određuje se pomoću jednadžbe:

(B-9)

pri čemu:

Napomena: Budući da se jednadžbom B-9 uzimaju u obzir varijacije potiska s brzinom leta i nadmorskom visinom uzletno-sletne staze, za određeni avion koeficijent B₈ ovisi samo o otklonu zakrilaca.

Za čeoni vjetar koji se razlikuje od unaprijed zadanih 8 čvorova, duljina zaleta prilikom uzlijetanja korigira se pomoću jednadžbe:

(B-10)

pri čemu:

Duljina zaleta također se korigira za nagib uzletno-sletne staze kako slijedi:

(B-11)

pri čemu:

STOG	je duljina kretanja na tlu (ft) korigirana za čeoni vjetar i nagib uzletno-sletne staze,
a	je prosječno ubrzanje duž uzletno-sletne staze, koje je jednako
GR	je nagib uzletno-sletne staze; pozitivan je kad je uzlijetanje pod nagibom prema gore.

B6 Penjanje konstantnom brzinom

Ova vrsta segmenta određuje se pomoću kalibrirane brzine aviona, položaja zakrilaca te visine i bočnog nagiba na njegovu kraju, zajedno s brzinom čeonog vjetra (unaprijed zadana vrijednost je 8 čvorova). Kao za svaki segment, parametri početka segmenta, uključujući korigirani neto potisak, uzimaju se kao jednaki onima na kraju prethodnog segmenta – ne postoje prekidi (osim kuta zakrilaca i bočnog nagiba koji se u tim izračunima mogu mijenjati u koracima). Neto potisak na kraju segmenta prvo se izračunava primjenom odgovarajuće jednadžbe od B-1 do B-5. Prosječni geometrijski kut penjanja γ (vidjeti sliku B-1) zatim se određuje primjenom jednadžbe

(B-12)

pri čemu crte iznad članova jednadžbe označavaju vrijednosti na sredini segmenta (= prosjek vrijednosti početne i krajnje točke – općenito vrijednosti sa sredine segmenta) i

Kut penjanja se korigira za čeoni vjetar w pomoću:

(B-13)

pri čemu je γ_w prosječni kut penjanja korigiran za čeoni vjetar.

Udaljenost koju avion prijeđe duž tlocrta putanje, ∆s, dok se penje pod kutom γ_w, s početne visine h₁ na konačnu visinu h₂ dobiva se primjenom jednadžbe

(B-14)

U pravilu, dvije različite faze profila odleta uključuju penjanje na konstantnoj brzini. Prva faza, koja se ponekad naziva segmentom početnog penjanja, odvija se odmah nakon uzlijetanja, pri čemu sigurnosni zahtjevi nalažu da avion leti najmanje minimalnom brzinom leta koja je jednaka najmanje sigurnosnoj brzini uzlijetanja. To je regulirana brzina i tijekom normalnog rada trebala bi se postići do visine od 35 stopa iznad uzletno-sletne staze. Međutim, uobičajena je praksa da se brzina početnog penjanja drži malo iznad sigurnosne brzine uzlijetanja, obično za 10 – 20 čvorova, jer se time obično poboljšava postignuti gradijent početnog penjanja. Druga faza slijedi nakon uvlačenja zakrilaca i početnog ubrzanja i naziva se nastavkom penjanja.

Tijekom početnog penjanja brzina leta ovisi o položaju zakrilaca pri uzlijetanju i bruto težini aviona. Kalibrirana brzina početnog penjanja V_CTO izračunava se primjenom aproksimacije prvog reda:

(B-15)

pri čemu je C koeficijent koji odgovara položaju zakrilaca (kt/√lbf) i očitava se iz baze podataka ANP.

Za nastavak penjanja nakon ubrzanja kalibrirana brzina leta je parametar koji unosi korisnik.

B7 Smanjenje snage (prijelazni segment)

U jednom trenutku nakon uzlijetanja snaga se smanjuje u odnosu na snagu pri uzlijetanju kako bi se produljio životni vijek motora i, često, kako bi se smanjila buka u određenim područjima. Potisak se obično smanjuje tijekom segmenta penjanja konstantnom brzinom (odjeljak B6) ili tijekom segmenta ubrzanja (odjeljak B8). Budući da se radi o relativno kratkom postupku koji obično traje samo od 3 do 5 sekundi, on se modelira dodavanjem »prijelaznog segmenta« primarnom segmentu. Obično se smatra da se njime pokriva horizontalna udaljenost na tlu od 1000 stopa (305 m).

Iznos smanjenja potiska

Pri normalnom radu potisak motora smanjuje se na maksimalnu vrijednost potiska pri penjanju. Za razliku od potiska pri uzlijetanju, potisak pri penjanju može se održati na neodređeno vrijeme, u praksi obično dok avion ne dosegne svoju početnu visinu krstarenja. Maksimalna razina potiska pri penjanju određuje se primjenom jednadžbe B-1 koristeći najveće koeficijente potiska koje dostavlja proizvođač. Međutim, zbog zahtjeva za smanjenje buke može biti potrebno dodatno smanjenje potiska, koje se ponekad naziva dubokim smanjenjem. Iz sigurnosnih razloga najveće smanjenje potiska ograničeno je^[28](»Postupci za smanjenje buke«, ICAO dokument 8168 »PANS-OPS«, svezak 1., dio V., poglavlje 3., ICAO 2004.) na vrijednost koja se određuje na osnovi performansi aviona i broja motora.

Najmanja razina »smanjenog potiska« ponekad se naziva »smanjenim potiskom kod otkaza jednog motora«:

(B-16)

pri čemu:

Segment penjanja konstantnom brzinom uz smanjenje potiska

Gradijent segmenta penjanja izračunava se primjenom jednadžbe B-12, s time da se potisak izračunava bilo primjenom jednadžbe B-1 s maksimalnim koeficijentima uspona ili primjenom jednadžbe B-16 za smanjeni potisak. Segment penjanja zatim se dijeli na dva podsegmenta koja imaju isti kut penjanja. To je prikazano na slici B-2.

Slika B-2: Segment penjanja konstantnom brzinom uz smanjenje potiska (ilustracija – nije u mjerilu)

Prvom podsegmentu dodijeljena je duljina na tlu od 1000 stopa (304 m), a korigirani neto potisak po motoru na kraju te duljine od 1000 stopa izjednačen je s vrijednošću smanjenja potiska. (Ako je prvotna horizontalna udaljenost manja od 2000 stopa, polovica segmenta upotrebljava se za smanjenje potiska.) Konačni potisak na drugom podsegmentu također je jednak vrijednostima smanjenja potiska. Stoga se drugi podsegment prelijeće uz konstantan potisak.

B8 Penjanje s ubrzavanjem i uvlačenje zakrilaca

Ovo obično slijedi nakon početnog penjanja. Kao i za sve segmente penjanja, visina početne točke h₁, stvarna brzina leta V_T1 i potisak (F_n/δ)₁ su vrijednosti s kraja prethodnog segmenta. Podatke o kalibriranoj brzini leta na krajnjoj točki V_C2 i prosječnoj brzini penjanja ROC unosi korisnik (bočni nagib ε je funkcija brzine i polumjera zaokreta). Budući da su međusobno ovisne, vrijednosti konačne visine h₂, konačne stvarne brzine leta V_T2, konačnog potiska (F_n/δ)₂ i duljine putanje segmenta ∆s treba izračunati iteracijom; konačna visina h₂ prvo se procjenjuje, a zatim se u više navrata preračunava primjenom jednadžbi B-16 i B-17 sve dok razlika između uzastopnih procjena ne bude manja od naznačenog odstupanja, npr. jedne stope. Praktična početna procjena je h₂ = h₁ + 250 stopa.

Duljina putanje segmenta (prijeđena horizontalna udaljenost) procjenjuje se kao:

(B-17)

pri čemu:

0,95	je faktor za uzimanje u obzir učinka čeonog vjetra od 8 čvorova pri penjanju uz brzinu od 160 čvorova,
k	je konstanta za pretvaranje čvorova u ft/sec = 1,688 ft/s po čvoru,
VT2	= stvarna brzina leta na kraju segmenta, u čvorovima (kt): pri čemu je σ2 = omjer gustoće zraka na krajnjoj visini h2,
amax	= najveće ubrzanje u horizontalnom letu (ft/s2) = g[
G	= gradijent penjanja pri čemu je ROC = brzina penjanja, ft/min.

Upotrebom te procjene ∆s, konačna visina h1397969777₂ se zatim ponovno procjenjuje pomoću:

(B-18)

Sve dok je pogreška |h1397969777₂ − h₂| izvan naznačenog odstupanja, koraci B-17 i B-18 ponavljaju se koristeći vrijednosti kraja segmenta za visinu h₂, stvarnu brzinu leta V_T2 i korigirani neto potisak po motoru (F_n/δ)₂ iz trenutačne iteracije. Kad je pogreška unutar naznačenog odstupanja, iteracijski ciklus se završava i segment ubrzavanja određen je konačnim vrijednostima kraja segmenta.

Napomena: Ako je tijekom postupka iteracije (a_max − G·g) < 0,02 g, ubrzanje može biti nedostatno za postizanje željene brzine V_C2 na razumnoj udaljenosti. U tom slučaju gradijent penjanja može se ograničiti na G = a_max /g − 0,02, čime se smanjuje željena brzina penjanja kako bi se održalo prihvatljivo ubrzanje. Ako je G < 0,01, treba zaključiti da nema dovoljno potiska za postizanje naznačenog ubrzanja i brzine penjanja; izračun treba okončati i provjeriti proceduralne korake^[29](U oba slučaja treba programirati računalni model tako da obavijesti korisnika o nedosljednosti.).

Duljina segmenta ubrzavanja korigira se za čeoni vjetar w pomoću:

(B-19)

Segment ubrzavanja sa smanjenjem potiska

Smanjenje potiska unosi se u segment ubrzavanja na isti način kao i kod segmenta konstantne brzine, pretvaranjem njegova prvog dijela u prijelazni segment. Iznos smanjenja potiska izračunava se kao za postupak smanjivanja potiska pri konstantnoj brzini, primjenjujući samo jednadžbu B-1. Vodite računa o tome da obično nije moguće ubrzavanje i penjanje uz zadržavanje minimalne vrijednosti potiska kod otkaza jednog motora. Prijelazu potiska dodijeljena je duljina na tlu od 1000 stopa (305 m), a korigirani neto potisak po motoru na kraju te duljine od 1000 stopa izjednačen je s vrijednošću smanjenja potiska. Brzina na kraju segmenta određuje se iteracijom duljine segmenta od 1000 stopa (ako je prvotna horizontalna udaljenost manja od 2000 stopa, polovica segmenta upotrebljava se za promjenu potiska.) Konačni potisak na drugom podsegmentu također je jednak vrijednostima smanjenja potiska. Stoga se drugi podsegment prelijeće uz konstantan potisak.

B9 Dodatni segmenti penjanja i ubrzavanja nakon uvlačenja zakrilaca

Ako se dodatni segmenti ubrzavanja uključuju u putanju leta tijekom penjanja, jednadžbe B-12 do B-19 trebalo bi ponovno upotrijebiti za izračun udaljenosti tlocrta putanje, prosječnog kuta penjanja i postignute visine za svaki segment. Kao i prije, konačnu visinu segmenta treba procijeniti iteracijom.

B10 Snižavanje i usporavanje

Prilaženje obično zahtijeva smanjenje visine i usporavanje aviona kako bi se pripremio za segment završnog prilaza u kojem su avionu zakrilca u položaju za prilaz, a podvozje spušteno. Nema promjena u mehanici leta u odnosu na odlet; glavna je razlika da su profili visine i brzine općenito poznati, dok se razine potiska motora moraju procijeniti za svaki segment. Osnovna jednadžba ravnoteže snage je:

(B-20)

Jednadžba B-20 može se rabiti na dva različita načina. Prvo se mogu definirati brzine aviona na početku i kraju segmenta, zajedno s kutom snižavanja (ili udaljenošću horizontalnog segmenta) te početnim i konačnim visinama segmenta. U tom se slučaju usporavanje može izračunati primjenom sljedeće jednadžbe:

(B-21)

pri čemu je ∆s prijeđena udaljenost na tlu, a V₁ i V₂ su početne i konačne horizontalne brzine koje se izračunavaju primjenom jednadžbe

(B-22)

Jednadžbe B-20, B-21 i B-22 potvrđuju da će, kad se usporava na određenoj udaljenosti pri konstantnoj brzini snižavanja, jaki čeoni vjetar zahtijevati jači potisak kako bi se održao isti stupanj usporavanja, a vjetar u leđa zahtijevati manji potisak kako bi se održavao isti stupanj usporavanja.

U praksi se većina, ako ne i sva, usporavanja tijekom prilaza vrše s potiskom motora pri minimalnom potisku. Stoga se za drugu primjenu jednadžbe B-20 potisak definira minimalnom vrijednošću i jednadžba se rješava iterativno kako bi se odredilo 1. usporavanje i 2. visina na kraju segmenta usporavanja – na sličan način kao kod segmenata ubrzavanja pri odletu. U tom se slučaju udaljenost usporavanja može vrlo razlikovati s obzirom na čeoni vjetar i vjetar u leđa i ponekad je potrebno smanjiti kut snižavanja kako bi se dobili smisleni rezultati.

Za većinu aviona minimalni potisak nije nula i, za mnoge, također je funkcija brzine leta. Stoga se jednadžba B-20 za usporavanje rješava unoseći minimalni potisak; minimalni potisak izračunava se primjenom jednadžbe u sljedećem obliku:

(B-23)

pri čemu su (E_idle, F_idle, G_A,idle, G_B,idle i H_idle) koeficijenti motora pri minimalnom potisku dostupni u bazi podataka ANP.

B11 Završni prilaz

Kalibrirana brzina leta za završni prilaz, V_CA, povezana je s bruto težinom zrakoplova pri slijetanju jednadžbom istog oblika kao jednadžba B-11, naime

(B-24)

pri čemu koeficijent D (kt/√lbf) odgovara položaju zakrilaca za slijetanje.

Korigirani neto potisak po motoru tijekom snižavanja duž klizne ravnine prilaza izračunava se rješavanjem jednadžbe B-12 za težinu pri slijetanju W i omjer između otpora i uzgona R koji je primjeren za položaj zakrilaca s izvučenim podvozjem. Položaj zakrilaca trebao bi biti onaj koji se obično upotrebljava u stvarnim operacijama. Tijekom završnog prilaza može se pretpostaviti da je kut snižavanja na kliznoj ravnini γ konstantan. Za avione na mlazni pogon i elisne avione s više motora γ obično iznosi −3°. Za elisne avione s jednim motorom γ obično iznosi −5°.

Prosječni korigirani neto potisak po motoru izračunava se okretanjem jednadžbe B-12 pri upotrebi K = 1,03 kako bi se uzelo u obzir usporenje svojstveno letu na silaznoj putanji u referentni čeoni vjetar od 8 čvorova pri konstantnoj kalibriranoj brzini leta koju dobivamo jednadžbom B-24, tj.

(B-25)

Za čeoni vjetar koji ne iznosi 8 čvorova prosječni korigirani neto potisak postaje

(B-26)

Prijeđena horizontalna udaljenost izračunava se kako slijedi:

(B-27)

(pozitivna je budući da je h₁ > h₂ i vrijednost γ je negativna).

Dodatak C

MODELIRANJE BOČNE RASPRŠENOSTI TLOCRTA PUTANJE

Preporučuje se da se, u nedostatku radarskih podataka, bočna raspršenost tlocrta putanje modelira na temelju pretpostavke da širenje putanja okomito na glavnu putanju slijedi normalnu Gaussovu raspodjelu. Iskustvo je pokazalo da je to razumna pretpostavka u većini slučajeva.

Ako pretpostavimo Gaussovu raspodjelu uz standardnu devijaciju S, prikazanu na slici C-1, oko 98,8 posto svih kretanja spada unutar granica ±2,5S (tj. unutar snopa širine 5.S).

Slika C-1: Potpodjela tlocrta putanje na 7 pomoćnih putanja. Širina snopa je 5 puta veća od standardne devijacije za širenje tlocrta putanje.

Gaussovu raspodjelu može se obično modelirati na odgovarajući način koristeći 7 zasebnih pomoćnih putanja ravnomjerno raspoređenih između ±2,5.S granica snopa kako je prikazano na slici C-1.

Međutim, primjerenost približne procjene ovisi o odnosu između razdvajanja putanje na pomoćne putanje u odnosu na visine zrakoplova. Mogu postojati slučajevi (vrlo uske ili vrlo raspršene putanje) u kojima je primjereniji različit broj pomoćnih putanja. Premalo pomoćnih putanja uzrokuje pojavljivanje »prstiju« u konturama buke. U tablicama C-1 i C-2 prikazani su parametri za podjelu na 5 do 13 pomoćnih putanja. U tablici C-1 prikazan je položaj pojedinih pomoćnih putanja, a u tablici C-2 odgovarajući postotak kretanja na svakoj pomoćnoj putanji.

Tablica C-1 Položaj 5, 7, 9, 11 ili 13 pomoćnih putanja

Ukupna širina snopa (koja sadrži 98 % svih kretanja) je 5 puta veća od standardne devijacije

Tablica C-2     Postotak kretanja na 5, 7, 9, 11 ili 13 pomoćnih putanja

Ukupna širina snopa (koja sadržava 98 % svih kretanja) je 5 puta veća od standardne devijacije

Dodatak D

PONOVNI IZRAČUN NPD PODATAKA ZA NEREFERENTNE UVJETE

Doprinosi svakog segmenta putanje leta razini buke izvode se iz NPD podataka pohranjenih u međunarodnoj bazi podataka ANP. Međutim, treba napomenuti da su ti podaci normalizirani upotrebom prosječnih stopa atmosferskog prigušenja utvrđenih u standardu SAE AIR-1845. Te su stope prosjeci vrijednosti određenih za vrijeme ispitivanja zrakoplova za dobivanje certifikata o buci u Europi i SAD-u. Velike razlike u atmosferskim uvjetima (temperatura i relativna vlažnost) u tim ispitivanjima prikazane su na slici D-1.

Slika D-1: Meteorološki uvjeti zabilježeni tijekom ispitivanja za dobivanje certifikata o buci

Krivulje prikazane na slici D-1, izračunane upotrebom standardnog industrijskog modela atmosferskog prigušenja ARP 866A, pokazuju da se u raznovrsnim ispitnim uvjetima mogu očekivati znatne varijacije apsorpcije zvuka visoke frekvencije (8 kHz), iako bi varijacija ukupne apsorpcije bila manja.

Budući da su stope prigušenja navedene u tablici D-1 aritmetički prosjeci, čitav se skup ne može povezati s jednom referentnom atmosferom (tj. s posebnim vrijednostima temperature i relativne vlažnosti). O njima se može razmišljati samo kao o svojstvima posve teoretske atmosfere koja se naziva »AIR-1845 atmosfera«.

Tablica D-1

Prosječne stope atmosferskog prigušenja koje se upotrebljavaju za normalizaciju NPD podataka u bazi podataka ANP

Koeficijenti prigušenja iz tablice D-1 mogu se smatrati valjanima u razumnom rasponu temperature i vlažnosti. Ipak, kako bi se provjerilo jesu li potrebne prilagodbe, treba upotrebljavati ARP‑866A za izračun prosječnih koeficijenata atmosferske apsorpcije za prosječnu temperaturu zračne luke T i relativnu vlažnost RH. Ako se na osnovu usporedbe tih koeficijenata s onima u tablici D-1 ocijeni da je potrebna prilagodba, trebala bi se upotrebljavati metodologija opisana u nastavku.

Baza podataka ANP pruža sljedeće NPD podatke za svaki režim rada motora:

•     maksimalna razina zvuka u odnosu na izravnu udaljenost, L_max(d),

•     vremenski integrirana razina u odnosu na udaljenost za referentnu brzinu leta, L_E(d), i

•     nevrednovani referentni zvučni spektar na izravnoj udaljenosti od 305 m (1000 ft), L_n,ref(d_ref) pri čemu je n = frekvencijski pojas (u rasponu od 1 do 24 za pojaseve širine 1/3 oktave sa središnjim frekvencijama od 50 Hz do 10 kHz),

pri čemu su svi podaci normalizirani na atmosferu AIR-1845.

Prilagodba NPD krivulja uvjetima T i RH koje je naveo korisnik vrši se u tri koraka:

1. Prvo se korigira referentni spektar kako bi se uklonilo atmosfersko prigušenje SAE AIR-1845 α_n,ref:

(D-1)

pri čemu je L_n(d_ref) neprigušeni spektar na udaljenosti d_ref = 305 m i α_n,ref je koeficijent atmosferske apsorpcije za frekvencijski pojas n preuzet iz tablice D-1 (ali izražen u dB/m).

2. Zatim se korigirani spektar prilagođava svakoj od deset standardnih NPD udaljenosti d_i koristeći stope prigušenja za i. atmosferu iz standarda SAE AIR-1845 i ii. atmosferu koju je naveo korisnik (na temelju standarda SAE ARP-866A).