Lyden av fly — hvordan propeller og jetmotorer fungerer akustisk

Hvorfor lyder flyet som det gjør?

Når du sitter på et kafé nær flyplassen, er det umulig å ikke høre forskjellen på et propellfly og et jetfly. Propellflyet lager et hyppig, dunkende og monotont sus, mens jetflyet hyler og brøler som en rasende drage. Disse lydene kommer ikke fra ingensteds — de er resultatet av helt ulik fysikk.

Lyden er i bunn og grunn trykkbølger som oppstår når noe beveger seg raskt gjennom luft, eller når luft presses med enorm kraft. Flyene bruker radikalt ulike metoder til å skape fremstøt, og det betyr helt ulike lydkarakteristika.

For å forstå flyets lydverden, må man først forstå hva som skjer inne i motorene, og hvordan luften oppfører seg når den blir presset inn og ut med enorm kraft.

Talls sammenligning

En jetmotor suger inn luft, komprimerer den, blander den med drivstoff som antennes, og skyter de varme gassene ut bakover med stor kraft. En propell, derimot, drives mekanisk av en stempel- eller turbinmotor og presser luften bakover uten forbrenning i selve propellen, ifølge Store norske leksikons artikkel om flymotor. Begge motortyper kan skape lyd godt over det menneskeøret tåler: øret sin smertegrense ligger på rundt 130 desibel. Flymotorer er likevel blitt merkbart stillere over tid — individuelle fly er blitt 75 prosent stillere de siste 60 årene, ifølge IATA.

Propellenes dunkende lyd

En propell som roterer gjennom luften skaper ikke en jevn lyd, men snarere en pulserende, dunkende tone. Propellbladet er formet som en vingeprofil, og rotasjonen skaper en trykkforskjell over bladet som akselererer luften bakover og gir fremdrift, ifølge NASAs Glenn Research Center. Hver gang et propellblad passerer samme punkt i luften, oppstår en trykkpuls. Har en propell tre blader og roterer 1 500 ganger per minutt, gir det 4 500 trykkpulser per minutt — eller 75 pulser per sekund, det som i akustikken kalles bladpasseringsfrekvensen. Disse pulsene kommer så tett at øret oppfatter dem som én sammenhengende, dunkende lyd. Nærmer bladtuppene seg lydens hastighet, oppstår sjokkbølger av samme type som ligger bak lydmuren, og støynivået øker markant.

Jetmotorenes hylende sus

En jetmotor fungerer helt annerledes enn en propell. Luft suges inn, komprimeres i flere trinn, blandes med drivstoff som antennes, og presses ut bakover som varme gasser — den bakoverrettede kraften fra denne prosessen er det som driver flyet fremover, ifølge Store norske leksikons artikkel om flymotor. Fra 1960-tallet ble den opprinnelige turbojetmotoren gradvis erstattet av den mer drivstoffgjerrige turbofanmotoren, som i dag er den vanligste jetmotortypen, ifølge snl.no.

Støyen fra en jetmotor kommer fra flere kilder: viftestøy fra viftebladene forrest i motoren, kjernestøy fra selve forbrenningen, og — kraftigst av alt under avgang — turbulensen som oppstår når den høyhastige eksosstrålen blandes med den stillestående luften rundt. NASA har utviklet sagtakkede dyser, kalt chevron, som får den varme kjerneluften og den kjøligere viftelufta til å blande seg raskere, og har målt en reduksjon i denne jetstøyen på rundt 3 desibel — tilsvarende forskjellen mellom lyden av to gressklippere og én.

Hvorfor det støyer så mye

Flyprodusenter jobber for å redusere motorstøyen. Bedre design av motordyser, som blander varme og kalde luftstrømmer raskere, demper den karakteristiske hylende tonen — NASAs sagtakkede chevron-dyser er ett eksempel på dette, ifølge NASA.

Flyplasser har også egne driftsrestriksjoner for å skjerme naboer mot støy. Ved Oslo lufthavn er det for eksempel ikke tillatt å bruke reversering utover «idle reverse» etter landing i nattperioden, og lufthavnen har et overvåkingssystem som registrerer radarspor og støydata for alle flyginger, ifølge Avinors egne sider om flystøy.

Lyden som forteller historien

Neste gang du hører et fly over hodet ditt, vet du hva som skjer. Dunke-dunke-dunke? Det er en propell som slår luft bakover. Hylende sus som blir høyere etterhvert som flyet nærmer seg? Det er en jetmotor som komprimerer og brenner og skyter ut gasser som lys og lyd. Hver lyd forteller en historie om fysikk, engineering og menneskets evne til å flyve.

Flyenes lyder er kanskje irriterende for de som bor nær flyplass, men de er også et bevis på hvilken kraft som trengs for å flytte mennesker og gods gjennom luften med utrolig hastighet.