How High Lift Devices Contribute to Aircraft Noise and What’s being donee

وتعتمد الطائرات الحديثة على أجهزة رفع عالية، وقطع، وأجنحة مستأجرة لتوليد الرفع الإضافي اللازم أثناء الإقلاع والهبوط، وبدون هذه النظم، ستحتاج الطائرات إلى ممرات أطول بكثير، وتعمل بها هوامش أمان أضيق، ومع ذلك فإن التكلفة البيئية لهذه المكونات الحيوية تخضع للتدقيق بصورة متزايدة، كما أن التعديلات الهوائية التي تنتج رفعاً تولد ضوضاءً تسهم في مجمل البصمة الصوتية التي تؤثر على المطارات.

فيزياء الأجهزة العليا

ويستخدم جهاز رفع عالي عن طريق تغيير المقصف، والمنطقة، والزاوية الفعالة للهجوم على جناح ما، وعند نشره، ينشئ منطقة خاضعة للرقابة من التدفق الجوي المفصل وإعادة التطهير مما يعزز قدرة الجناح على رفع العجلات المنخفضة، ويتم ذلك من خلال عدة تصميمات:

  • Flaps:] Hinged surfaces on the tracking edge of the wing that extend downward, increasing camber and often chord length. They come in various types: plain, split, slotted, and Fowler flaps, each with distinct aerodynamic and noise characteristics.
  • Slats:] Movable surfaces on the leading edge that deploy forward and downward, creating a slot that allows high-energy air to energize the boundary layer, delaying stall.
  • Slotted wings:] Fixed orتغيير geometry wings with multiple slots that guide air flow over the wing surface, improving lift at low speeds.

ولا يتواصل نشر هذه الأجهزة، بل يتم عادة على مراحل، حيث يتم توسيع نطاقها جزئياً أثناء الإقلاع، والرفوف، والرصفيات، بحيث يتم رفعها مع تقليل حجم الجر، وأثناء الهبوط، يتم نشرها بالكامل للسماح باتباع نهج أكثر حزماً وأبطأ، وكل تشكيلة تغير ميدان التدفق حول الطائرة، وهذه التعديلات هي المصدر الرئيسي للضوضاء المرتبطة بنظم رفع عالية.

آليات تولد النواة

والضوضاء التي تنتجها أجهزة رفع عالية ليست نبرة واحدة بل هي مجموعة واسعة من الأصوات التي تولدها عدة ظواهر بدنية متفاعلة.

الإنفصال والتسلح

وعندما يتم توسيع نطاق التدفق اللامندري السلس فوق الجناح، يعطل تدفق اللحوم فوق الجناح، وتتكون الطبقات المبللة من طبقة الزهرة الخارجية السريعة والتدفق الأبطأ داخل كوخ النكهة أو خلفها، وتنتج هذه البطاقات تقلبات ضغط تشع على صوتها، وتتوقف كثافة هذه الضوضاء على سرعة التدفق الجوي والزهور الجيودي.

رعي الفوتكس وعقلية

وتبرز سمات الجسم الخبيث مثل مرافعات المسار المتناثر، والأقسام المائلة، وحواف السقف المنتشرة في ترددات السمية، ويمكن لهذه الدوافع أن تبث الصواعق في المناشف التي تشكلها شبكة المصعد المرتفعة، مما يؤدي إلى عناصر ضوضاء ناجمة عن النزيف، وينعكس الشعار على الجزء السفلي من الكم من الكم.

التفاعل مع لاندينغ جير وغيرها من السطحيات

وخلال النهج، تعمل أجهزة رفع عالية بالقرب من معدات الهبوط الممتدة، وتتفاعل مع نظم البرغوث، مما يخلق حمولات غير ثابتة تضخ الضوضاء، وبالمثل، فإن التفاعل بين دودة الجناح وأجهزة رفع عالية يمكن أن يؤدي إلى تعثر منخفض التردد يمتد على مسافات طويلة.

تصور العناصر الهيكلية

وتتسبب الحمولات الهوائية الناجمة عن التدفق المضطرب في حدوث ذبذبات في الجلود الرقيقة من الذباب والرمل، وكذلك في الهياكل الداعمة، ويمكن لهذه الظواهر أن تشع الضوضاء، لا سيما في الترددات التي تضاهي الأنماط الطبيعية للمكونات، وهذا أكثر وضوحا على الطائرات الأقدم التي لديها نظم أقل حزما وأكثر مرونة للمرتفعات العالية.

Measured Noise Footprint

وقد أظهرت الدراسات أن أجهزة رفع عالية يمكن أن تسهم بنسبة تصل إلى 30 إلى 40 في المائة من مجموع الضجيج في إطار الطائرات أثناء النهج، حيث أن الرائحة هي المساهم المسيطر على سرعة الهبوط المعتادة، ومن حيث مستويات الضوضاء المتصورة، فإن نشر الذبابات والرصفات يضيف ما بين 2 و 6 من نظام EPNdB (مستوى النواحي المؤثرة) مقارنة بتشكيل نظيف، وإن كان ذلك قد يبدو متواضعا، فإن تخفيضا في الطاقة يعادل 3 من عوامل التراكم.

وتثير الضوضاء من أجهزة رفع عالية مشكلة خاصة لأنها تولد بالقرب من الأرض خلال المراحل النهائية من الرحلة، عندما تكون الطائرة فوق المناطق السكنية مباشرة، خلافا لضوضاء المحرك، الذي يمكن تخفيضه بالارتداد أو باستخدام التربونات الحديثة ذات القفز العالي، فإن ضوضاء الطائرات من نظم رفع عالية ترتبط ارتباطا وثيقا بالأوبئة اللازمة للهبوط الآمن.

الأثر على المجتمعات المحلية في المطارات البرية

الصحة والكسب

وقد ارتبط التعرض المزمن لضوضاء الطائرات بمجموعة من المسائل الصحية، بما في ذلك اضطراب النوم، وارتفاع ضغط الدم، والإصابة بالقلب والأوعية الدموية، والضعف المعرفي في الأطفال، والضوضاء من أجهزة رفع عالية، وإن لم تكن شديدة مثل ضوضاء الطائرات، غالبا ما تحدث خلال ساعات متأخرة من الليل ومبكرة عندما يكون السكان أكثر حساسية للاضطرابات، وتفشي الضوضاء المنخفضة التردد من حيث الفعالية.

قيم الملكية والعلاقات المجتمعية

وتواجه المطارات الواقعة بالقرب من المراكز الحضرية، مثل لندن هيثرو، ومؤسسة لوس أنجلوس الدولية، وفرانكفورت، ضغوطا مستمرة من المجتمعات المحلية السكنية لتقليص الضوضاء، وتعاني قيم الممتلكات في أكثر مسارات الرحلات الجوية انخفاضا كبيرا، وتواجه المطارات مخاطر التقاضي والقيود التشغيلية إذا تجاوزت مستويات الضوضاء العتبات التنظيمية، وتسهم الضوضاء العالية في هذه العوامل الخارجية السلبية، وكثيرا ما يتعين على المطارات أن توازن بين ساعات حظر التجول، والحصص، وبرامج المشاركة المجتمعية.

التعرض للإصابة بالمرض الحضري التراكمي

وفي المدن الكثيفة، تضيف الضوضاء إلى ضوضاء خلفية عالية بالفعل من حركة المرور والبناء والصناعة، ويمكن للضوضاء الإضافية من نهج واحد أن ترفع مستوى الصوت المحيطي بحلول 20-30 د.ب لعدة دقائق، مما يؤثر على مئات الآلاف من الناس، فعلى سبيل المثال، وجدت دراسة حول Amsterdam Schiphol Airport أن أكثر من 40 في المائة من السكان يعتدلون من أراضون على وجه التحديد من أعالي.

الإطار التنظيمي والمعايير التنظيمية

وعلى الصعيد الدولي، تضع منظمة الطيران المدني الدولي معايير لإصدار شهادات إصدار الضوضاء من خلال المرفق 16، المجلد الأول. وتقتضي المعايير الحالية للفصل 4 (والفصل 14 الأكثر صرامة المعتمد في عام 2020) من الطائرات أن تظهر مستويات ضوضاء تراكمية تقل عن بعض الحدود في ثلاث نقاط تصديق: الذباب، والجانب، والنهج، وتدرج الضوضاء العالية لأجهزة رفع المركبات ضمنا في هذه القياسات، ولكن لا توجد لوائح منفصلة تستهدفها تحديدا.

وقد اعتمدت الهيئات الوطنية مثل إدارة الطيران الاتحادية في الولايات المتحدة ووكالة سلامة الطيران التابعة للاتحاد الأوروبي هذه المعايير وفرضت أيضا قيودا على العمليات، فعلى سبيل المثال، يقدم النهج المتوازن لإدارة الضوضاء ]] الذي يُعرف عن مدى التوافق في مجموعة أدوات التخطيط ] توجيهات بشأن إدارة استخدام الأراضي والحواجز الضوضاء، وفي أوروبا، يشمل النهج المتوازن لإدارة الضوضاء إجراء تخفيضات في إجراءات المصادر، وتخطيط حظر استخدام الأراضي.

استراتيجيات التخفيف

ويتطلب الحد من الضوضاء الناجمة عن أجهزة رفع عالية اتباع نهج متعدد الجوانب يشمل التصميم والعمليات والهياكل الأساسية.

معدات إعادة تصميم المواد الأيرودينامية والمتطورة

وقد استثمرت شركات صناعة الطائرات بشدة في تشكيل مكونات رفع عالية لتقليل الضوضاء في المصدر، وتشمل التطورات الرئيسية ما يلي:

الإجراءات التشغيلية

ويمكن للخطوط الجوية ومراقبة الحركة الجوية تنفيذ إجراءات تقلل من تعرض الضوضاء إلى أدنى حد:

التخفيف من آثار تغير المناخ

وحيثما يكون الحد من الضجيج المصدر محدوداً، يمكن للحواجز المادية أن توفر الإغاثة:

  • Noise barriers and berms:] Tall walls or earth mounds placed near airport boundaries can block direct line-of-sight propagation of noise. they are most effective for low-frequency noise, including that from high lift devices, provided they are long enough and well-positioned.
  • Building insulation programmes:] Airports often fund acoustic upgrades for homes and schools within noise contour zones. This includes double-glazed windows, insulated roofs, and ventilation systems that allow windows to remain closed.

البحث الحالي والتوقعات المستقبلية

والدفعة إلى نظم رفع أرفع درجة هدوءاً هي جزء من جهد أوسع نطاقاً للحد من الآثار البيئية للطيران، أما برنامج الفضاء النظيف الأوروبي 2، ومشروع تكنولوجيا النقل الجوي المتقدم التابع لناسا، ومبادرات البحث اليابانية التي تضطلع بها الوكالة اليابانية لاستكشاف الفضاء الجوي، فلها جميعاً مجموعات عمل نشطة بشأن الحد من الضوضاء.

ومن المجالات الواعدة استخدام التحكم في التدفق النشط ، وبدلاً من نشر شعلة كبيرة، يمكن استخدام الطائرات الاصطناعية الصغيرة أو محركات البلازما لمراقبة الفصل بين طبقة الحدود وزيادة المصعد، وليس لهذه الأجهزة قطع تحرك تتحول إلى تدفق، مما يزيل العديد من مصادر الضوضاء، غير أنها تتطلب قوة كبيرة ولا تزال غير مثبتة على نطاق كامل.

وثمة حدود أخرى هي: ) الدفع الكهربائي الموزع كما هو مستخدم في طائرات الإي فيتو إل أوتوماتيكيه وطائرات كهرباء إقليمية، حيث يمكن للعديد من المدافعين الصغار الموزعين على الجناح أن يزيلوا أو يقللوا الحاجة إلى أجهزة النقل التقليدية العالية، ويولد المدافعون أنفسهم زيادة في عدد المصعد، ويختلف تواتر توقيعهم على الضوضاء في عدد أكبر من الحالات، ولكن أكثر توجهاً.

كما أن التعلم المتنقل من أجل تحسين الضوضاء يكتسب مشققاً، ويدرب الباحثون الشبكات العصبية على التنبؤ بالضوضاء من تشكيلات الرفع العالية التي تستند إلى آلاف المحاكاة التي تستخدمها السائل الحاسوبي، مما يسمح للمهندسين بأن يستكشفوا بسرعة عمليات التداول بين الرفع والسحب والضوضاء، مما يعجل بتطوير نظم أكثر هدوءاً وإن كانت لا تزال آمنة.

الموازنة بين السلامة والاقتصاد وتقبل المجتمع

وفي نهاية المطاف، يجب أن تحافظ أي تغييرات في أجهزة رفع عالية على هوامش الأمان أو تحسنها من أجل الإقلاع والهبوط، وأن تكون هذه الأجهزة مصممة لمنع حدوث توقف في السرعة المنخفضة، وأن أي تخفيض في فعاليتها يمكن أن تترتب عليه آثار كارثية، ولذلك يجب أن تعمل جهود الحد من الضوضاء في إطار قيود جوية صارمة.

وتتحمل الطائرات الأكثر هدوءا من الناحية الاقتصادية أقساط في السوق، لا سيما بالنسبة للمشغلين في المطارات الحساسة للضوضاء، وتزداد قيمة إعادة بيع الطائرات التي ثبتت ميزتها المنخفضة، ويمكن للخطوط الجوية أن تتجنب فرض غرامات باهظة التكلفة أو فرض قيود على فترات زمنية محددة، غير أن إعادة تشكيل الأساطيل الموجودة التي لديها نظم رفع عالية هادئة مكلفة وغير عملية في كثير من الأحيان، وبالتالي فإن التركيز على تصميمات جديدة.

ولا يزال قبول المجتمعات المحلية يشكل عاملاً رئيسياً، وقد أدى الضغط العام إلى بعض أشد أنظمة الضوضاء في العالم، ولا سيما في أوروبا وأجزاء من آسيا، فعلى سبيل المثال، توجد في مطارات لندن مظاريف ضوضاء تحد من التعرض للضوضاء التراكمية، ويمكن لأي خرق أن يؤدي إلى فرض عقوبات مالية أو إلى فرض قيود تشغيلية، كما أن الضجيج العالي من أجهزة رفع المركبات، بوصفه عنصراً هاماً ومستمراً، هو هدف ذو أولوية للتخفيف من آثار تغير المناخ.

خاتمة

ولا غنى عن أجهزة رفع عالية للطيران الحديث، مما يتيح الهبوط الآمن والقفز على المدرجات التي يمكن التحكم فيها، إلا أن عملياتها تأتي بتكلفة حقيقية في شكل تلوث ضوضاء يضعف نوعية الحياة للملايين الذين يعيشون بالقرب من المطارات، وتتجمع فيزياء فصل التدفق، ورفوف الدوافع، والهزات الهيكلية لخلق إشارات معقدة تحد من عدم الإضرار بأداء الرفع.

ويجري إحراز تقدم كبير من خلال عمليات صقلية جوية مثل مواسير النحاس، والحواف المزخرفة، وهياكل المورفين، كما أن التحسينات التشغيلية مثل عمليات الهبوط المستمرة، وتأخر نشر المزلاجات تزيد من الحد من التعرض، بينما توفر التدابير الأرضية، مع عدم معالجة المصدر، الإغاثة الفورية لأكثر المجتمعات تضررا.

ومع استمرار ارتفاع مستوى السفر الجوي، ومع توسع المناطق الحضرية حول المطارات، فإن الضغط على جميع المصادر - بما في ذلك أجهزة رفع عالية - لن يكثف إلا، وقد يوفر الجيل القادم من الطائرات، الذي يشمل الدافع الموزع ومراقبة التدفق النشطة، حلولا جذرية أكثر، وحتى ذلك الحين، يظل الجمع بين التصميم الأذكى، والإجراءات الأفضل، والشراكة المجتمعية أفضل طريق نحو سماء حضرية أكثر هدوءا.