【學術向文章】主流機型噪音水平大PK

DEVGRU*, jimmy0017

(*通訊作者)


長時間暴露在噪音環境中會對人體健康造成危害。飛機客艙內是典型的高噪音環境。在這裡,我們報導除波音747之外、十種主流機型在平飛階段的噪音數據(總測量數N=48)。結果表明,空客A380是最安靜的客機。除波音777之外,客艙噪音水平和機型大小呈現負相關。最後,已有數據表明波音787和空客A350的客艙噪音沒有統計學上的顯著差別,但空客寬體機普遍比波音寬體機更加安靜。


諸多研究已表明,長期直接暴露在高強度噪聲環境下會對人體的聽力系統和神經系統產生損害。雖然通常聯邦和地方法律對機場周邊的噪音水平做出了相應要求,但目前並無針對客艙內部噪音的規定。雖然現有研究指出客艙和駕駛艙內噪音沒有超出美國Occupational Safety and Health Administration(OSHA)的規定,但噪音水平對於旅客舒適度有着重要影響。以中國的環境噪聲容許範圍為例,夜間(22時至次日6時)噪聲不得超過30分貝,白天(6時至22時)不得超過40分貝。顯然客艙環境中已經是噪音環境,因此不同機型的客艙噪音水平應當成為購買機票時的考慮因素之一。

自2017年3月4日起,我們測量了來自46個班次、48組客艙噪音數據,其中有兩組為客艙內不同位置的重複測量。我們測量的機型包括除波音747之外的當下主流短、中、長途客機,其中覆蓋了常見洲際航班(波音777,空客A380,A330)和國內航線(空客A320系列,波音737系列,波音757系列),也包括空中客車和波音公司最新推出的A350和787夢想客機。我們着重測量航班平飛之後的客艙平均噪音的橫向比較;測量結果的絕對數值儘管重要,但因為沒有經過絕對校準,所以在本研究中意義不大。測量方法在文後測試方法一節。

我們的測量結果如圖1所示,為所有數據的分佈圖。可見整體上客艙噪音與客機大小呈現負相關性。從具體數據(表1)來看,最安靜的客機為體型最大的空客A380,客艙噪音為56.0 ± 2.2 dB(2σ;後同)。而窄體機A320和B737系列的噪音分別為68.5 ± 3.4 dB和69.6 ± 1.4 dB。我們認為這從根本上取決於距引擎的距離。因此,雖然我們沒有波音747的客艙噪音數據,但我們的引擎距離假說會做出如下可證偽的判斷:波音747客機的客艙噪音應當比波音787更小,與A380相當。

圖1. 不同機型平飛階段的客艙噪音水平

如果將寬體機窄體機分開單獨進行對比,我們發現空客的寬體機略微比波音的寬體機更為安靜。造成這一點的最大原因在於,波音777的噪音(差一點點就顯著)高於A350和A330,這無疑與777採用的巨大的GE90引擎有關。GE90是世界上最大推力的渦扇引擎。

表1. 不同機型平飛階段的客艙噪音平均值及誤差

生產廠商機型劃分機型系列平均噪音誤差(2σ)測量次數
空中客車 Airbus窄體A32068.53.47
空中客車 Airbus寬體A33063.24.65
空中客車 Airbus寬體A35060.84.53
空中客車 Airbus寬體A38056.02.24
波音 Boeing窄體B73769.61.47
波音 Boeing窄體B75765.83.43
波音 Boeing寬體B76767.48.92
波音 Boeing寬體B77765.73.88
波音 Boeing寬體B78761.91.75
巴西航空工業公司 Embraer窄體E17566.94.84

對比業內最新的兩款寬體機型——波音787和空客A350,我們沒有發現兩者之間的顯著區別,雖然在主觀感受上我們認為A350更加安靜。這主要是源自數據量不足,相信未來在更多數據的幫助下兩者的噪音水平將會更好地被揭露。

最後,我們的結果仍然表明客艙內的噪音水平沒有超過85 dB,也即通常認為的有害水平。但因為我們的測量方法沒有經過絕對校準,因此各機型的絕對噪音水平不具備太大的參考價值。值得格外注意的是,大部分窄體機的噪音水平都達到了70分貝左右,而且當下遠程國際航線主力的波音777也有超過65 dB的客艙噪音,因此我們建議經常短途出行或經常進行洲際飛行的人在客艙內採取適當的聽力保護措施,例如降噪耳機或耳塞。

參考文獻

無。

作者貢獻

DEVGRU設計了實驗,採集了數據,分析了結果,撰寫了此文。jimmy0017採集了數據。

利益衝突

作者聲明無利益衝突。

測試方法

我們統一使用iOS系統內的dB Meter Pro軟件,手機為iPhone 7。軟件默認讀取A加權分貝數值。dB Meter Pro軟件在2017年12月7日更新,比較更新前後同機型的絕對噪音,並無顯著區別,但更新後的軟件精確性有所提升,合併標準差(pooled standard deviation)從1.1 dB降至0.6 dB。我們沒有對更新前後的數據進行校正。

客艙噪音於航班進入平飛階段被測量,因為這個階段噪音的暴露時間最長。雖然起飛和降落期間噪音可能會更大,但因為暴露時間短,所以在此不做考慮。

2017年10月20日之前的噪音數據基於一次測量數據,其不確定性由同軟件的外部再現性獲得。具體測量方法是2017年10月21日,在Sheraton Pasadena客房浴室內使用同款軟件在同一手機上測量10次室內噪音,通過計算其兩倍標準差,以此作為1次測量的誤差(2σ)。10次浴室測量所得的結果為(單位為分貝):39 40 39 40 40 38 41 41 41 40,標準差(1σ)為1.0 dB,這與10月20日至12月7日期間,13次客艙內測量的合併標準差(1.1 dB)非常接近。共有8個噪音數據點只有1次測量。

自2017年10月20日起,每次客艙內噪音都取10次測量數據的平均值,共有40個噪音數據點有10次測量。這40組測量的合併標準差為0.7 dB。如前文所述,軟件更新前的合併標準差為1.1 dB,更新後為0.6 dB。在最終表述圖1中的誤差時,我們直接取用了十次測量本身的兩倍標準誤,以此作為一次測量的誤差(2σ)。

為了得到本文最終的機型噪音數據中,我們對所有測量取平均,並計算兩倍標準誤作為誤差(2σ),置信度95%。因為外部再現性均要大於單組測量的誤差,因此我們使用同機型所有測量值的兩倍標準誤作為該機型最終誤差的數值。這一誤差不僅包含了單組測量的誤差,還包括了不同航線、不同巡航高度、不同客艙位置、不同引擎等因素所引入的誤差。

最後,機型統計過程中我們忽略了亞型的區別,例如A320指代空客A319、A320、A321三款機型;又例如波音787包含了B787-8和B787-9兩款機型的數據。這是為了增加同一款機型的測量數,使統計結果更有意義。同時我們也忽略了不同引擎製造商之間的區別,例如空客A380有R&R Trent 900和GP7000兩款引擎、波音787有R&R和GE兩個引擎供應商。這個決定背後的邏輯是,用戶在選擇航班時無法獲取這些信息,因此我們將它納入最終結果的不確定性中。

附加信息

如需原始數據……我不給嘿嘿😜。


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