【学术向文章】主流机型噪音水平大PK

DEVGRU*, jimmy0017

(*通讯作者)


长时间暴露在噪音环境中会对人体健康造成危害。飞机客舱内是典型的高噪音环境。在这里,我们报导除波音747之外、十种主流机型在平飞阶段的噪音数据(总测量数N=48)。结果表明,空客A380是最安静的客机。除波音777之外,客舱噪音水平和机型大小呈现负相关。最后,已有数据表明波音787和空客A350的客舱噪音没有统计学上的显著差别,但空客宽体机普遍比波音宽体机更加安静。


诸多研究已表明,长期直接暴露在高强度噪声环境下会对人体的听力系统和神经系统产生损害。虽然通常联邦和地方法律对机场周边的噪音水平做出了相应要求,但目前并无针对客舱内部噪音的规定。虽然现有研究指出客舱和驾驶舱内噪音没有超出美国Occupational Safety and Health Administration(OSHA)的规定,但噪音水平对于旅客舒适度有着重要影响。以中国的环境噪声容许范围为例,夜间(22时至次日6时)噪声不得超过30分贝,白天(6时至22时)不得超过40分贝。显然客舱环境中已经是噪音环境,因此不同机型的客舱噪音水平应当成为购买机票时的考虑因素之一。

自2017年3月4日起,我们测量了来自46个班次、48组客舱噪音数据,其中有两组为客舱内不同位置的重复测量。我们测量的机型包括除波音747之外的当下主流短、中、长途客机,其中覆盖了常见洲际航班(波音777,空客A380,A330)和国内航线(空客A320系列,波音737系列,波音757系列),也包括空中客车和波音公司最新推出的A350和787梦想客机。我们着重测量航班平飞之后的客舱平均噪音的横向比较;测量结果的绝对数值尽管重要,但因为没有经过绝对校准,所以在本研究中意义不大。测量方法在文后测试方法一节。

我们的测量结果如图1所示,为所有数据的分布图。可见整体上客舱噪音与客机大小呈现负相关性。从具体数据(表1)来看,最安静的客机为体型最大的空客A380,客舱噪音为56.0 ± 2.2 dB(2σ;后同)。而窄体机A320和B737系列的噪音分别为68.5 ± 3.4 dB和69.6 ± 1.4 dB。我们认为这从根本上取决于距引擎的距离。因此,虽然我们没有波音747的客舱噪音数据,但我们的引擎距离假说会做出如下可证伪的判断:波音747客机的客舱噪音应当比波音787更小,与A380相当。

图1. 不同机型平飞阶段的客舱噪音水平

如果将宽体机窄体机分开单独进行对比,我们发现空客的宽体机略微比波音的宽体机更为安静。造成这一点的最大原因在于,波音777的噪音(差一点点就显著)高于A350和A330,这无疑与777采用的巨大的GE90引擎有关。GE90是世界上最大推力的涡扇引擎。

表1. 不同机型平飞阶段的客舱噪音平均值及误差

生产厂商机型划分机型系列平均噪音误差(2σ)测量次数
空中客车 Airbus窄体A32068.53.47
空中客车 Airbus宽体A33063.24.65
空中客车 Airbus宽体A35060.84.53
空中客车 Airbus宽体A38056.02.24
波音 Boeing窄体B73769.61.47
波音 Boeing窄体B75765.83.43
波音 Boeing宽体B76767.48.92
波音 Boeing宽体B77765.73.88
波音 Boeing宽体B78761.91.75
巴西航空工业公司 Embraer窄体E17566.94.84

对比业内最新的两款宽体机型——波音787和空客A350,我们没有发现两者之间的显著区别,虽然在主观感受上我们认为A350更加安静。这主要是源自数据量不足,相信未来在更多数据的帮助下两者的噪音水平将会更好地被揭露。

最后,我们的结果仍然表明客舱内的噪音水平没有超过85 dB,也即通常认为的有害水平。但因为我们的测量方法没有经过绝对校准,因此各机型的绝对噪音水平不具备太大的参考价值。值得格外注意的是,大部分窄体机的噪音水平都达到了70分贝左右,而且当下远程国际航线主力的波音777也有超过65 dB的客舱噪音,因此我们建议经常短途出行或经常进行洲际飞行的人在客舱内采取适当的听力保护措施,例如降噪耳机或耳塞。

参考文献

无。

作者贡献

DEVGRU设计了实验,采集了数据,分析了结果,撰写了此文。jimmy0017采集了数据。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

测试方法

我们统一使用iOS系统内的dB Meter Pro软件,手机为iPhone 7。软件默认读取A加权分贝数值。dB Meter Pro软件在2017年12月7日更新,比较更新前后同机型的绝对噪音,并无显著区别,但更新后的软件精确性有所提升,合并标准差(pooled standard deviation)从1.1 dB降至0.6 dB。我们没有对更新前后的数据进行校正。

客舱噪音于航班进入平飞阶段被测量,因为这个阶段噪音的暴露时间最长。虽然起飞和降落期间噪音可能会更大,但因为暴露时间短,所以在此不做考虑。

2017年10月20日之前的噪音数据基于一次测量数据,其不确定性由同软件的外部再现性获得。具体测量方法是2017年10月21日,在Sheraton Pasadena客房浴室内使用同款软件在同一手机上测量10次室内噪音,通过计算其两倍标准差,以此作为1次测量的误差(2σ)。10次浴室测量所得的结果为(单位为分贝):39 40 39 40 40 38 41 41 41 40,标准差(1σ)为1.0 dB,这与10月20日至12月7日期间,13次客舱内测量的合并标准差(1.1 dB)非常接近。共有8个噪音数据点只有1次测量。

自2017年10月20日起,每次客舱内噪音都取10次测量数据的平均值,共有40个噪音数据点有10次测量。这40组测量的合并标准差为0.7 dB。如前文所述,软件更新前的合并标准差为1.1 dB,更新后为0.6 dB。在最终表述图1中的误差时,我们直接取用了十次测量本身的两倍标准误,以此作为一次测量的误差(2σ)。

为了得到本文最终的机型噪音数据中,我们对所有测量取平均,并计算两倍标准误作为误差(2σ),置信度95%。因为外部再现性均要大于单组测量的误差,因此我们使用同机型所有测量值的两倍标准误作为该机型最终误差的数值。这一误差不仅包含了单组测量的误差,还包括了不同航线、不同巡航高度、不同客舱位置、不同引擎等因素所引入的误差。

最后,机型统计过程中我们忽略了亚型的区别,例如A320指代空客A319、A320、A321三款机型;又例如波音787包含了B787-8和B787-9两款机型的数据。这是为了增加同一款机型的测量数,使统计结果更有意义。同时我们也忽略了不同引擎制造商之间的区别,例如空客A380有R&R Trent 900和GP7000两款引擎、波音787有R&R和GE两个引擎供应商。这个决定背后的逻辑是,用户在选择航班时无法获取这些信息,因此我们将它纳入最终结果的不确定性中。

附加信息

如需原始数据……我不给嘿嘿😜。


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