Het geluid dat een overvliegend vliegtuig produceert, is een combinatie van twee hoofdoorzaken: het motorgeluid en het aerodynamisch geluid, ook wel stromingsgeluid genoemd. Over het algemeen is het geluid van de motoren het meest prominent. De intensiteit van dit motorgeluid varieert gedurende de vlucht, waarbij het tijdens de start aanzienlijk luider is dan tijdens de landing.
Aerodynamisch geluid ontstaat doordat een vliegtuig met hoge snelheid door de lucht beweegt. Deze snelheid veroorzaakt wrijving tussen de lucht en het vliegtuig, wat resulteert in geluid. Een hogere snelheid leidt tot meer wrijving en dus meer geluid. De gestroomlijndheid van het vliegtuig speelt hierbij een rol. Hoewel vliegtuigmotoren in de loop der jaren aanzienlijk stiller zijn geworden, kan het stromingsgeluid bij moderne vliegtuigen een relatief grotere bijdrage leveren aan de totale geluidsproductie, met name tijdens de landing.
Verschillen in Geluid per Vliegtuigtype
Propellervliegtuigen en helikopters produceren een ander geluidsprofiel dan straalvliegtuigen. Dit verschil wordt voornamelijk veroorzaakt door de aard van het motorgeluid: de ronddraaiende bewegingen van propellerbladen of helikopterrotorbladen creëren een ander geluid dan de uitstoot van straalmotoren. Voor helikopters en propellervliegtuigen is de relatie tussen hun vorm, prestaties en de resulterende geluidsproductie bijzonder complex.
Nieuwere Vliegtuigen Zijn Stiller
Er kunnen aanzienlijke verschillen in geluid optreden tussen verschillende vliegtuigtypen. Over het algemeen zijn nieuwere vliegtuigmodellen aanzienlijk stiller dan oudere typen met een vergelijkbaar gewicht. Een duidelijk voorbeeld hiervan is de nieuwste generatie van de Airbus A320, de A320neo, die merkbaar minder geluid produceert dan zijn voorgangers. Zwaardere toestellen genereren doorgaans ook meer geluid dan lichtere vliegtuigen.
Certificering en Geluidstabellen
Elk nieuw vliegtuigtype moet worden gecertificeerd. Fabrikanten moeten, volgens internationale voorschriften, aantonen hoeveel geluid het vliegtuig produceert. Dit gebeurt door het meten van het geluid tijdens het opstijgen en landen onder specifieke, voorgeschreven omstandigheden. Voor de meeste nieuwe vliegtuigtypen worden ook geluidstabellen opgesteld.
Deze geluidstabellen leggen een verband tussen de geluidsniveaus bij een bepaald motorvermogen en de afstand tot de geluidsontvanger. Veel modellen die vliegtuiggeluid berekenen, maken gebruik van deze tabellen. Een voorbeeld hiervan is de methode Doc.29, die in Nederland wordt gebruikt voor het berekenen van de geluidsbelasting door vliegverkeer, zowel voor de verwachte exploitatie van een luchthaven als voor handhaving. Deze methode wordt momenteel toegepast voor Schiphol en zal in de toekomst ook voor andere Nederlandse luchthavens worden gebruikt.
De Internationale Burgerluchtvaartorganisatie (ICAO) stelt periodiek nieuwe geluideisen op. Op basis van deze eisen kunnen bepaalde vliegtuigen door de Europese Unie worden verboden. Daarnaast kan het gebruik van luidruchtigere toestellen worden ontmoedigd door hogere landingsgelden te hanteren.
Verspreiding van Vliegtuiggeluid door de Atmosfeer
Vliegtuiggeluid verspreidt zich in alle richtingen. Het geluid dat een ontvanger waarneemt, is afhankelijk van zijn positie ten opzichte van het vliegtuig. Hoe groter de afstand, hoe minder geluid wordt waargenomen. Ook het verschil tussen een vliegtuig dat nadert en een dat wegvliegt, beïnvloedt de waarneming.
Naast het geluidsniveau kan ook het karakter van het geluid veranderen met toenemende afstand. Hoge tonen worden door de atmosfeer beter gedempt dan lage tonen. Bij grote afstanden zijn daardoor voornamelijk lage tonen hoorbaar. Bovendien hebben weersomstandigheden, zoals windsnelheid, windrichting, temperatuur en luchtvochtigheid, invloed op het geluid dat de grond bereikt. Verschillende atmosferische condities kunnen ertoe leiden dat vliegtuiggeluid in het ene gebied wel hoorbaar is en in het andere niet, zelfs bij gelijke afstand tot het vliegtuig.
De Invloed van de Omgeving op Geluidsoverdracht
De omgeving speelt een cruciale rol in hoe geluid van een overvliegend vliegtuig wordt waargenomen. Gebouwen in de nabijheid van de ontvanger kunnen het geluid afschermen of juist terugkaatsen, wat leidt tot versterking (reflectie). Dit verklaart waarom de geluidshoeveelheid op korte afstanden in stedelijke gebieden sterk kan variëren.
De ondergrond is eveneens van belang: bestrating reflecteert geluid meer dan een grasveld, dat een deel van het geluid absorbeert. De geluidsoverdracht naar binnen wordt beïnvloed door de geluidsisolatie van het gebouw, met name door het type glas. In een drukke omgeving komt het waargenomen geluid zelden van één bron. Stedelijke gebieden kennen diverse geluidsbronnen, zoals industrie, bouwwerkzaamheden, treinen en wegverkeer. Het betrouwbaar meten en interpreteren van vliegtuiggeluid vereist dus rekening houden met al deze omgevingsfactoren. Berekeningen kunnen uitsluitend vliegtuiggeluid in kaart brengen, zonder andere lokale geluidsbronnen. Ze bieden wel de mogelijkheid om vliegtuiggeluid te simuleren voor elk type vliegtuig, elk moment en elk willekeurig punt op de grond, en worden gebruikt voor het voorspellen van toekomstige geluidsbelasting of de impact van mogelijke maatregelen.
Hoe geluid werkt (in ruimtes)
Geluidsberekeningen en Wettelijke Kaders
Kennis over de geluidsberekeningen rond luchthavens, zoals Schiphol, is essentieel om de beperkingen van deze systemen te begrijpen, die vaak gericht zijn op het faciliteren van de luchtvaartindustrie. De geluidsoverlast van Schiphol wordt wettelijk berekend, niet gemeten, hoewel metingen wel plaatsvinden maar geen wettelijke status hebben.
De geluidshoeveelheid wordt uitgedrukt in Lden (dag-avond-nacht) en Lnight (nachtperiode), als jaargemiddelden. De eenheid van geluid is de decibel (dB), gefilterd volgens de A-schaal (dB(A)), die aansluit bij de gevoeligheid van het menselijk gehoor. De berekeningsmethoden voor Lden en Lnight zijn complex en vaak onbekend. Er zijn modellen ontwikkeld om deze berekeningen te demonstreren, waarbij al snel duidelijke tekortkomingen naar voren komen, zoals het onvoldoende tot uiting komen van kortstondig hard geluid, de overwaardering van minder lawaaierige vliegtuigen, en het daaruit voortvloeiende potentieel voor meer vliegbewegingen en overlast.
Toonhoogte en Geluidssterkte
De toonhoogte van geluid wordt bepaald door de frequentie van de geluidsgolven, uitgedrukt in Hertz (Hz). Het menselijk oor kan frequenties tussen 20 en 20.000 Hz waarnemen. De geluidssterkte wordt uitgedrukt in decibel (dB) op een logaritmische schaal. Een toename van 10 dB staat voor een vertienvoudiging van de geluidsdruk, terwijl een toename van 3 dB ongeveer een verdubbeling inhoudt.
Een logaritmische schaal wordt gebruikt om zeer grote verschillen te overbruggen en omdat het menselijk gehoor min of meer logaritmisch werkt. Zonder deze schaal zouden de getallen extreem onpraktisch worden. De A-schaal (dB(A)) is een aangepaste schaal die rekening houdt met de gevoeligheid van het menselijk oor voor verschillende frequenties. Het menselijk gehoor is het meest gevoelig voor frequenties tussen 1000 en 5000 Hz.
Meten en Berekenen van Geluid
Met een geluidsmeter kan de geluidssterkte op een bepaald moment worden gemeten. Door continue metingen gedurende een jaar kan het gemiddelde geluidsniveau (Leq) worden berekend. Dit is de gemiddelde geluidssterkte over een hele periode, uitgedrukt in dB(A).
De berekening van Leq omvat een complex proces van machtsverheffen en logaritmen om de gemiddelde geluidsdruk correct weer te geven. Een lineaire optelling van dB(A)-waarden zou leiden tot een significant onderschatting van de werkelijke geluidsbelasting. Voor de berekening van Lden en Lnight wordt Leq over een heel jaar geëxtrapoleerd, waarbij avond- en nachturen een hogere weging krijgen. Deze wegingen, hoewel algemeen geaccepteerd, zijn niet wetenschappelijk onderbouwd.
Gewogen Gemiddeld Geluid en Lden/Lnight
Bij het berekenen van de geluidsbelasting worden de avonduren ruim 4 keer hinderlijker geacht dan de daguren, en de nachturen 10 keer hinderlijker. Deze wegingen worden toegepast om tot de Lden- en Lnight-waarden te komen. De formule voor deze omrekening is vereenvoudigd weergegeven in modellen, omdat de volledige dataset van 31.536.000 jaarlijkse metingen niet direct verwerkbaar is.
De berekening van Lden en Lnight vereist het comprimeren van geluidsdata, bijvoorbeeld door het gemiddelde geluidsniveau van vliegtuigpassages in te voeren, samen met het aantal vliegbewegingen en de duur ervan. Het model kan worden gebruikt om te experimenteren met verschillende scenario's, zoals het verplaatsen van nachtvluchten naar de dag of het invoeren van stillere vliegtuigen.
Geluidscontouren en Kritische Kanttekeningen
Voor de omgeving van Schiphol berekent het Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat periodiek de geluidsbelasting in Lden en Lnight. Deze waarden worden berekend, niet gemeten, en vereisen de invoer van gedetailleerde gegevens over vliegtuigtypen, hoogtes, snelheden en verwachte weersomstandigheden.
De berekeningen resulteren in geluidscontouren: het binnengebied (meer dan 58 dB(A) Lden), het buitengebied (48-58 dB(A) Lden) en de omgeving (minder dan 48 dB(A) Lden). De geluidsdruk in het binnen- en buitengebied is vaak hoger dan de door de Wereldgezondheidsorganisatie geadviseerde waarden.
Het uitdrukken van geluidshinder in één getal is problematisch, aangezien hinder een subjectieve beleving is. Lden en Lnight missen belangrijke aspecten:
- Harde piekgeluiden, die gehoorschade kunnen veroorzaken, komen door middeling niet tot uiting.
- Hinder wordt niet alleen bepaald door geluidsniveau, maar ook door aantallen vluchten, vluchtblokken en de rustperiodes daartussen.
- Minder lawaaierige vliegtuigen kunnen leiden tot Lden/Lnight-waarden die de werkelijke hinder niet weerspiegelen, omdat het menselijk oor geluidsafnames van 3 dB(A) nauwelijks waarneemt. Pas een afname van 10 dB(A) wordt als halvering ervaren.
Dit betekent dat vliegtuigen 50% stiller kunnen worden (3 dB(A) reductie), terwijl het aantal vluchten verdubbelt zonder dat de geluidsdruk in Lden verandert. Geluidsoverlast kan leiden tot gezondheidsproblemen zoals hoge bloeddruk en hart- en vaatziekten. Hoewel vliegtuigen stiller zijn geworden, neemt de geluidsoverlast rond Schiphol toe, mede door een toename van het aantal vluchten.
Niet-Akoestische Factoren en Hinder
Naast akoestische eigenschappen spelen niet-akoestische factoren een grote rol bij geluidshinder. Deze omvatten de subjectieve beleving, de relatie met de geluidsbron (bv. Schiphol als 'broodheer'), de voorspelbaarheid van het geluid, en het gevoel van controle. Taken die concentratie vereisen, zoals telefoneren, verhogen de hinder. Ook de noodzaak van het geluid (bv. een verbouwing die een gewenst resultaat oplevert) beïnvloedt de perceptie.
Schiphol kan invloed uitoefenen op de akoestische eigenschappen (bv. minder pieken, stillere vliegtuigen), maar niet op de niet-akoestische variabelen. Juridische procedures, zoals die van stichting Recht op Bescherming tegen Vliegtuighinder (RBV), streven naar aanscherping van geluidsnormen, maar stuiten op Europese regelgeving en de onmogelijkheid voor de staat om eenzijdig het aantal vliegtuigbewegingen te reduceren.
Wetgeving en Handhaving
In Nederland zijn de regels voor geluidshinder rond luchthavens vastgelegd in het Luchthavenbesluit. De Kosteneenheid (Ke) is een wettelijke maateenheid voor de geluidsbelasting op militaire en civiele luchthavens, die wordt gebruikt om de jaarlijkse geluidshinder te schatten en de gebruiksruimte rond de luchthaven te reguleren.
De Wet luchtvaart bevat regels om geluidshinder te voorkomen en vergunningverlening aan luchthavens te reguleren. De geluidsniveaus van vliegtuigen kunnen variëren, vergelijkbaar met die van een goederentrein op korte afstand. Straaljagers en militaire helikopters produceren intenser geluid. Rond Schiphol is overdag vrijwel continu vliegtuiggeluid hoorbaar, met in 2023 circa 465.000 vliegtuigbewegingen. Geluidmetingen spelen een ondersteunende rol bij het testen en aanscherpen van rekenmodellen, maar de regelgeving is gebaseerd op berekeningen.
Het kabinet streeft naar een betere balans tussen het belang van een internationale luchthaven en een gezonde leefomgeving. Maatregelen worden voorgelegd aan de Europese Commissie om geluidshinder rond Schiphol te verminderen en omwonenden meer zekerheid te bieden. Ook voor andere luchthavens zijn plannen om hinder tegen te gaan.
Geluidsbronnen en Waarneming in het Vliegtuig
Het geluid van vliegtuigen wordt voornamelijk veroorzaakt door de motoren en de luchtstroom langs het vliegtuig. De ligging van vliegroutes en de gebruiksrichting van de baan bepalen waar het geluid neerkomt. Vliegprocedures, zoals het meer vermogen dat nodig is bij het opstijgen, resulteren in meer geluid.
Binnenin het vliegtuig zijn diverse geluiden hoorbaar, zoals het taxiën over mogelijk oneffen banen, het testen van de flaps, het opnemen van snelheid voor de start, en het intrekken van het landingsgestel. Tijdens de vlucht kunnen geluiden optreden bij het terugnemen van gas, het aan- en uitzetten van lampjes, en mededelingen van de bemanning. Het doorspoelen van het toilet genereert ook een hoorbaar vacuümgeluid. Voor de landing wordt gas teruggenomen, de flaps uitgeschoven en het landingsgestel uitgeklapt, wat gepaard gaat met voelbare en hoorbare effecten. Bij het neerkomen vangt het landingsgestel de klap op.
Na de landing wordt de luchtstroom van de straalmotoren omgedraaid om te remmen, wat een snerpend geluid produceert. Ook de spoilers bovenop de vleugel worden omhoog gezet.