Flystøy er ikke bare lyd – det er fysikk, ingeniørkunst og historie. Lær hvordan motorer skaper de ikoniske lydene fra himmelen.
Innhold i artikkelen (6)
Lyd fra himmelen
Når et jetfly letter, kommer bråket fra flere fysisk atskilte kilder på flyet – ikke fra én enkelt "motorstøy". Forskere deler flystøy inn i hovedkategorier som eksosstøy fra jetstrålen, viftestøy, støy fra flyskroget (klaffer og understell) og propellstøy, ifølge NASAs gjennomgang av flystøykilder.
Et propellfly gir et jevnere surr når det stiger fra rullebanen, mens en jetliner gir et dypt, kraftig brøl. Lydene er ulike fordi de oppstår fra ulike fysiske mekanismer i motoren og rundt flykroppen, ikke fordi den ene motortypen bare er "sterkere" enn den andre.
For entusiaster og hobbyister som observerer fly, er lydene del av fascinasjonen – de ulike tonene forteller noe om hvilken motortype og hvilken flyfase flyet er i.
Propellmotorers kjente surring
En propellmotor skaper fremdrift ved at propellbladene roterer og setter luften i bevegelse; på en turboprop kommer i tillegg 5–25 prosent av kraften fra reaksjonen i eksosgassen som slippes ut bak turbinen, ifølge Store norske leksikons artikkel om flymotorer.
Hver gang et propellblad passerer gjennom luften, skaper det en trykkbølge. Disse bølgene gjentar seg med en frekvens som følger antall blader og hvor fort propellen roterer, og det er dette som gir propellfly det karakteristiske, lavfrekvente surret som er lett gjenkjennelig for folk som bor nær en småflyplass.
Propellstøy (omtalt som støy fra "unducted rotors") regnes som en egen kilde til flystøy på linje med jet-eksos, vifter og støy fra selve flyskroget, ifølge NASAs gjennomgang av flystøykilder. Turboprop-motorer er begrenset til hastigheter under lydhastigheten nettopp på grunn av propellen, noe som også holder støyen fra selve propellbladene nede sammenlignet med en ren jetmotor, ifølge samme leksikonartikkel fra Store norske leksikon.
Jetmotorens karakteristiske drønn
En jetmotor virker etter et annet prinsipp enn en propellmotor. Luft suges inn, komprimeres, blandes med brennstoff og antennes i et brennkammer. Trykkøkningen etter forbrenningen driver eksosgassene bakover med høy hastighet, og det er reaksjonskraften fra dette – ifølge Newtons tredje lov – som gir flyet fremdrift, ifølge Store norske leksikon om flymotorer.
Den viktigste støykilden fra selve jetstrålen er turbulent blanding: når den hurtige eksosstrålen møter den stillestående luften rundt, dannes virvler som skaper en kraftig, lavfrekvent brøl-lyd, kjent som jet-blandingsstøy. I overlydsstrømning kommer i tillegg støy fra sjokkceller i strålen, som blant annet gir den skarpe "screech"-tonen man kan høre fra enkelte militærfly, ifølge Wikipedias artikkel om jetstøy.
I tillegg kommer viftestøy fra motorens forreste vifteblader. Ved høy motorytelse, som under avgang, kan bladtuppene på viften rotere raskere enn lydhastigheten relativt til luften rundt. Da oppstår sjokkbølger foran hvert enkelt blad, og fordi bladene aldri er helt identiske, blander sjokkbølgene seg til en skarp, disharmonisk tone kalt "buzz-saw"-støy, ifølge Wikipedias artikkel om turbofanmotorer.
Tall og trender
NASAs forskning på sagtakkede eksosdyser, kalt chevron-dyser, viser at teknologien kan redusere jetmotorstøyen med om lag 3 desibel – tilsvarende forskjellen mellom lyden av to gressklippere og én – mot et neglisjerbart tap i skyvekraft på 0,25 prosent, ifølge NASAs beskrivelse av chevronteknologien. Den første kommersielle motoren med chevroner, GEs CF34-8, ble sertifisert av FAA og fløy første gang på en Bombardier CRJ900 i 2003, ifølge samme NASA-kilde. Regelverket har fulgt etter teknologien: gjeldende amerikanske støystandard for jetfly og store turbopropfly er "Stage 5", som samsvarer med de internasjonale ICAO-standardene og gjelder fly sertifisert fra og med 31. desember 2020, ifølge Federal Aviation Administration.
Teknologi for å dempe lydene
Chevron-dyser med "tenner" på eksosterningen blander varm kjernegass og kaldere viftefluft mer gradvis enn en rett dyseåpning, noe som demper turbulensen som skaper jet-blandingsstøy. Prinsippet er hentet fra militær teknologi for å redusere infrarød signatur, men viste seg også å dempe støy uten merkbart tap av skyvekraft, ifølge NASAs beskrivelse av chevronteknologien. Teknologien brukes i dag blant annet på Boeing 737 MAX og 787 Dreamliner, ifølge samme kilde.
Ikke all flystøy kommer fra motoren. Når et fly er i innflyging med motorene på lav ytelse, kan støy fra selve flyskroget – særlig fra utfelte klaffer, luftbremser og understell – bli den dominerende lydkilden, ifølge NASAs gjennomgang av flystøykilder. Det er en av grunnene til at et fly kan høres nesten like høyt ut rett før landing som ved avgang, selv om motorene yter langt mindre.
Lyd som språk fra himmelen
For folk som bor nær flyplasser eller som elsker luftfarten, blir flylydene en slags kode. Entusiaster kan ofte høre lydbildet og gjenkjenne motortype eller flyfase: er det en jetmotor i full stigning, en propell i marsjfart, eller et fly med klaffer og understell ute i innflyging?
Den mest ekstreme formen for flylyd oppstår når et fly passerer lydhastigheten. Da bygger det seg opp trykkbølger – sjokkbølger – rundt nese, vinger, motorinntak og hale. Disse bølgene smelter sammen etter hvert som de beveger seg mot bakken, og treffer som regel bakken som to tydelige smell: et sonisk boom, ifølge NASAs forklaring av sonisk boom i forbindelse med X-59-prosjektet. Sivile overlydsfly i rutetrafikk er ikke tillatt over land i dag nettopp på grunn av dette booms, noe NASAs X-59-prosjekt forsøker å løse ved å forme flyet slik at sjokkbølgene ikke rekker å smelte sammen til ett kraftig smell.
Flylydene er en påminnelse om hvor mye fysikk som ligger bak det å få et flere hundre tonn tungt fly opp i luften – og om det pågående arbeidet med å gjøre den samme kraften stillere for menneskene som bor under flyrutene.
Emner
