Lyden av fly: fra propellmotorer til jetmotorer

Slik er det å opplevere lyden av fly

Hvis du noen gang har stått under et fly ved avgang, vet du at det finnes få lyder som er så påtrengende og fysisk som en jetmotor på full kraft. Himmelen blir til en orkester av mekanisk råkraft, en lyd som ikke bare du hører — du føler den i brystkassen, i øretelefonene dine, i tanngitt. Men det som er enda mer fascinerende: lyd fra fly er ikke alle likt. En propellmotor fra krigsflyet som vises på lokale luftshower høres helt anderledes ut enn en Boeing 747 på Gardermoen. Og når man først begynner å lytte — virkelig lytte — åpnes det hele et univers av teknisk drama som forteller historien om hvordan mennesket har erobret himmelen.

I denne artikkelen skal vi dykke ned i akustikken som gjør flyene våre unike. Vi skal høre hvordan propellmotoren hummer mens jetmotoren dunstrer. Vi skal lære hva som skjer inne i motorene når de skaper disse lydene, og vi skal forstå hvorfor noen fly er stille, mens andre kan vekke hele nabolaget. Fra de tidlige propellflyene som dundret over Europa på 1930-tallet, til de støyslemmende motorene på dagens Airbus A350, skal vi trace hele historien av flylyden gjennom hundre år av luftfart. Ved slutten av denne artikkelen vil du aldri høre på en flymotor på samme måte igjen.

Propellmotorenes karakteristiske humming

La oss starte der det hele begynte: med propellmotorer. Hvis du ser gamle fotografier av luftbruen til Berlin (1948–1949), eller dokumentarer fra andre verdenskrig, hører du et slags lavt, pulserende hum fra flyene. Det er ikke veldig høyt, ikke veldig skarpt — bare et jevnt, mekanisk lyd som kommer igjen gang på gang. Det lyden du hører er propellen som slår luft mot luften, rundt og rundt, kanskje 1500 eller 2000 ganger per minutt. Hver gang bladene beveger seg, skaper de små trykkbølger som utbreder seg som konsentrikse ringer i vann — bølger av komprimert luft som møter øret ditt flere ganger per sekund.

Propellmotorer som bruker bensinmotor-teknologi — som de klassiske Rolls-Royce Merlin-motorene fra Spitfire eller Mustang — har en stabil, nesten musikalsk kvalitet til lyden. Hvis du har hørt en klassisk fly fra krigsflyet på Museum Aviodome i Nederland eller på airshow i Rygge, merker du denne karakteren: det er nesten som en stor dieselmotor på 1000 hestekrefter, som dunker ved en konstant, forutsigbar takt. Lyden svinger med motorens dreiemål. Når piloten tipper gasshendelen opp, stiger tonehøyden som en gitarstreng som strammes — propellen snurrer raskere, og lyden blir høyere og skarpere. Men det forblir relativt kontrollert og dempet sammenlignet med jetmotorer.

Mekanikken bak propelllyden

Hvis vi zoomer inn på hvordan propellen faktisk fungerer, begynner den akustiske dramaen. En propell er ikke en enkel plate som slår luft bakover — det er en høyt spesialisert vinge som roterer. De fleste propeller består av to til fire blader, hver omtrent 2,5 meter lange, dannet som en vinge som roterer 1500 til 2500 ganger per minutt. Når de roterer, samler de luft foran seg og presser den bakover. Men det som skjer når bladet beveger seg gjennom luften, er at det skaper en liten trykkbølge hver gang det passerer — som en hammer som banker på døren, men i luft i stedet for på tre.

Denne trykkbølgen er noe av kilden til lyden. La oss si at propellen har tre blader og snurrer 2000 ganger per minutt — det betyr at hver blade banker 2000 ganger, og med tre blader får du 6000 slag per minutt, eller 100 slag per sekund. Det tilsvarer en tone på rundt 100 hertz — en dyp, rundgangslyd som ligger akkurat i frekvensrommet der det menneskelige øret er veldig følsomt. Legg til det faktum at propellen også skaper virvler og turbulens rundt bladene — små, uregelmessige strømninger av luft — og du får en kompleks lyd som er en blanding av denne grunntonehøyden pluss en masse overtoner og støy.

Jetmotorene som endret lydbildet

Så kom Messerschmitt Me 262 på 1942, verdens første operasjonelle jetfly, og det endret alt. Piloter som fløy bak det, rapporterte først en underlig, ulg lydeffekt — ikke det kjente, pulserende hummet fra propeller, men en helt ny slags lyd. Det var høyere, mer konstant, og nærmere til et dundring eller en fløyte. Istedenfor den rytmiske, mekaniske lyden av propellbladene, var det nå en luftlyd — lyden av luft som beveger seg i ekstrem fart gjennom motor og ut bakenden.

En jetmotor fungerer helt anderledes enn en propellmotor. I stedet for en propell som langsomt presser luft bakover, tar en jetmotor enorme mengder luft inn i fronten, komprimerer den ved hjelp av en serie roterende kompressorer, blander den med drivstoff, antennes det, og blåser så den hete eksosen ut bakenden ved hastigheter på flere hundre meter per sekund. Det er mindre mekanisk og mer flytdynamisk. Lyden kommer ikke fra repetitive slag som med propeller, men fra turbulens i luftstrømmen når den blir tvunget gjennom motor og ut. En jetmotor er som en enorm, høyt-frekvent fløyte som aldri stopper — så lenge motoren går, hører du en konstant, intensiv lydfrekvens som kan nå 140–180 desibel ved full kraft.

Lydnivåene som endrer verden

Lydene fra fly måles i desibel, en logaritmisk skala der hver 10 desibels økning representerer en subjektivt tidoblet lydstyrke. Her er hvor forskjellige fly ligger:

Inntaket: hvor det hele begynner

For å virkelig forstå hvor lydene fra jetmotorer kommer fra, må vi følge luften gjennom motoren. Den hele prosessen starter ved inntaket — den enorme konen foran flyets nese. Dette inntaket er designet for å ta luften som beveger seg forbi flyet, eller stillestånde luft hvis flyet står på bakken, og guide den inn i jetmotoren på den mest stabile, kontrollert måten. For et fly som cruiser på 900 kilometer i timen, betyr det å ta høyhastighetsluften og bremse den ned til omtrent 100 kilometer i timen før den kommer inn i kompressoren. Hvis man ikke gjør dette, ville luften skape sjokkbølger og turbulensmønstre som ville skade eller ødelegge motoren.

Men selv med dette sofistikerte inntakets design, er det steder hvor luften blir forvirret og skaper turbulens, og den turbulensen blir til lyd. Når luften blir tvunget rundt kurver i inntakets form, rundt støvskjermer og andre inntaksstrukturer, genererer det hvining og sivinger — høyt-frekvente lyder som du kanskje kjenner fra lufthavner som Oslo Gardermoen eller Bergen Flesland. Dette er den første komponenten av jetmotorens karakteristiske lydprofil. Det høres ut som et høyt, nesten musikalsk sivende, og det forsvinner når flyet er kommet opp i kryssingshøyde og lufthastigheten stabiliseres.

Kompressorer og turbiner: hjertet av lydene

Inne i hjertet av jetmotoren, bare centimeter bak inntaket, sitter kompressoren — en serie av rotorer som svinger rundt sentralaksen, hver rund med små blader som samler luft og presser den sammen. En typisk jetmotor kan ha 10–12 kompressortrin, og hvert trinn gjør luften tettere og varmere. For eksempel tar en Rolls-Royce Trent XWB motor som brukes på Airbus A350 luften gjennom 11 kompressortrin, og luften som kommer ut av disse trinnene er omtrent 30 ganger tettere enn den var da den kom inn. Når disse rotorene snurrer ved omtrent 10 000–15 000 omdreininger per minutt — eller flere hundre omdreininger per sekund — oppstår det lyder fra flere kilder.

Først er det den mekaniske lyden fra bladene som beveger seg gjennom luften — den samme typen trykkbølger som propellene skaper, bare ved høyere frekvenser. Så er det interaksjonen mellom kompressor-bladene og statorene (de stasjonære bladene) — de roterende og ikke-roterende bladene skaper komplekse strømnings-mønstre som genererer lyd på flere frekvenser på en gang. Lagt til dette: luften blir komprimert så kraftig at den skaper små turbulenser og virvler som igjen blir til støy. Turbinen på baksiden av motoren må også håndtere temperaturer over 1000 grader Celsius, og må snurre enda raskere enn kompressoren. De høyfrekvente lydene fra turbinen blandes med lydene fra inntaket og kompressoren, og skaper et kompleks akustisk miljø som til sammen gir jetmotoren sin karakteristiske dundring.

Ekspertens erfaring fra cockpit

Vi spurte Bjørn Stavnstø, tidligere pilot med 28 år erfaring fra SAS og Scandinavian Airlines, hva han opplevde når han første gang fløy Airbus A350 sammenlignet med eldre Boeing 777.

Eksosen: hvor det blir virkelig høyt

Hvis kompressoren og turbinen genererer lydene fra motorens drivelinje, så er det som skjer i bakenden av motoren — eksosen — som skaper de virkelig imponerende lydene. Den varme, høyhastighetsgassen som kommer ut av turbinen, strømmer inn i noe som kalles eksosmikslekammeret. Her blandes den med kald luft fra siden av motoren (den såkalte bypass-luften), og alt sammen akselereres av en kegle-formet «jetpipe» som fokuserer strømmen inn i det definitive utslippet. Når denne gas-strømmen, som er omkring 600 grader Celsius eller hetere, møter den kalde luften utenfor, oppstår det det som kalles turbulente blandingslager — små, kaotiske virvler hvor den hete og kalde luften blandes.

Disse virvlene skaper intense trykkfluktuasjoner som sender ut lyd på alle frekvenser. Det er som å rive opp en duk mens du holder den strakt — det skarpe høytonelyden du hører er på grunn av turbulensen som oppstår. Eksosen er hovedårsaken til at jetfly kan nå 150–180 desibel. Ved full kraft gir en stor jetmotor som GE90 (som brukes på Boeing 777) en utgangseffekt på rundt 115 megawatt — omtrent som 600 små bilmotorer som kjører på samme tiden. All denne energien blir konvertert delvis til kraft, men også til lydvibrasjoner som spredes i luften rundt omkring. For passasjerer i en liten by noen kilometer unna lufthavnen, kan denne lyden være så sterk at det blir vanskelig å høre normale samtaler når et fly letter.

Fem kategorier av lydpåvirkning fra fly

Lydene fra fly er ikke enkle eller monotone — de består av flere distinkte lydkomponenter, hver med sitt eget karakteristikum og sitt eget opprinnelse. Når du står ved enden av en rullebane og hører et fly, oppfatter du faktisk en kompleks blanding av disse lydene. Hver kategori bidrar med sitt eget «lag» til den totale lydopplevelsen:

• Motorbrum: Den grunnleggende lydfrekvensen fra motorens rotorer, typisk 50–500 hertz, som høres som et lavt dundring eller ronk.
• Turbulentsstøy: Lyden fra uregelmessig luftstrøm omkring eksosen og inntaket, en «hvit støy»-lignende lyd på 2000–5000 hertz.
• Kompresor-undertoner: Høyfrekvente, nesten musikalske toner fra kompressor-samspill, 5000–15 000 hertz, som svinger med motorbelastningen.
• Hydraulisk og mekanisk gjøren: Høje frekvenser fra pumper, ventiler og giring, vanligvis bare hørbar ved taxi eller landing.
• Luft-sjokkeffekter: De sjeldne, langdrag «crack»-lydene når et fly bryter lydbarrieren — bare supersonic fly som F-16 eller Concorde.

Historisk utvikling av flymotor-lydteknologi

Siden jetmotorenes oppfinnelse, har motorlydene både økt og blitt redusert gjennom bedre teknologi. Her er de viktigste milepælene:

Teknologi som gjør morgendagens fly stillere

Den raske reduksjonen i lydnivå over de siste 60 årene er ikke av en ulykke — det er resultatet av ekstensiv forsking og innovasjon. Moderne jetmotorer bruker nå flere teknikker for å redusere lyd. Den første og viktigste er bypass-teknologien, hvor en stor del av luften som inntakes motoren ikke går gjennom forbrenningskammeret, men i stedet strømmes omkring motorens kjerne. En Boeing 777 med GE90-motoren har en bypass-ratio på rundt 9:1 — det betyr at for hver enhet luft som går gjennom kjernen, går 9 enheter omkring. Den kalde luften omkring kjernen absorberer mye av lydene, og når den varme eksosen blandes med denne kalde luften, er temperaturkontrasten mindre dramatisk, noe som reduserer turbulensen.

Den andre teknikken er akustisk forlining. Inne på innsiden av motorinnhuset og omkring eksosen, brukes spesielle materialer — ofte porøse skjumstoffer eller fiberkomposittet — som absorberer lydvibrasjoner. Rolls-Royce og GE bruker millioner av dollar på å utvikle «chevron nozzles» — eksosen med små «tenner» som bryter opp lydvirvlene før de sender ut i åpen luft. Airbus A350 bruker også aktiv støydemping i kabinen, hvor høyttalere sender motsatt rettet lydlighet gjennom kabinen for å kansellere ytre lyd. For fremtiden ser forskere på enda radikalere løsninger: ultralyd-emisjon som vil fragmentere lydvirvler før de nå menneskeøret, eller til og med gjenbruk av eksosenergi til å drive ekstra propeller som skaper «anti-lyd».

Lydloven som endret lufthavner

Ingeniør Tom Erling Henriksen, som jobber med lydmåling på Oslo Lufthavn Gardermoen, har sett hvordan nye forskrifter har drevet motorteknologi fremover.

Lyt nærmere — og få en ny forståelse av flyenes verden

Nå som du vet hva som skaper lydene fra fly, kan du gjøre noen konkrete ting for å dykke dypere inn i dette fascinerende emnet. Start ved å besøke en lufthavn under ankomst eller avgang — men ta med ørepropper eller hørevernplugger. Stand ved enden av rullebanen (i den offentlige observasjonssonen, selvfølgelig) og lyt til de forskjellige lydene fra eldre fly mot nyere. Du vil høre de tunge, bassrette dunderne fra de gamle 777-ene, kontrast med de mer «hvite», diffuse lydene fra de nye A350-ene. Du kan også laste ned en lydmåler-app til telefonen din — mange er gratis — og måle desibel-nivået mens flyene passerer.

Hvis du er virkelig interessert, kan du besøke lokale flyklubbber eller militære luftshower hvor du kan se og høre på eldre propellfly. Et klassisk krigsfly fra et fly-museum kan gi deg autentisk høring av hvordan propellfly virkelig høres ut, noe som ikke kan gjengis helt gjennom film eller fotografier. Mange museer, som Norsk Luftfartsmuseum på Bodø eller militærmuseet på Gardermoen, arrangerer regelmessig demoflyvninger. Det er en erfaring som vil for alltid endre hvordan du oppfatter flyenes verden og gjøre deg til en mer bevisst og interessert observatør av himmelens maskiner.