美軍航母飛行甲板噪聲水平及防護措施分析

丁 猛，楊 陽，黃建松

(海軍特色醫學中心，上海 200433)

0 引 言

航母飛行甲板是航母艦面上供艦載機起降、調運、保障和布列作業的主要場所。航母飛行甲板上人員眾多、設備密集、面積十分有限，執行任務期間數十架艦載機需要在這個狹窄的空間迅速、有序地完成多種作業任務，人員作業強度大，節奏快，被美國海軍稱為“世界上最危險的地方”。航母飛行甲板噪聲強度高，噪聲頻率范圍寬，這種特點給飛行甲板人員噪聲防護帶來了許多困難[1]。美海軍在長期使用航母的過程中積累了豐富的經驗，學習借鑒其在噪聲防護方面的相關規定和措施，有助于提高我海軍飛行甲板人員的噪聲防護水平，維護其身心健康和作業工效。

1 航母飛行甲板噪聲分布特征

美海軍航母艦載機的起飛方式主要采用蒸汽彈射起飛。在采用蒸汽彈射器的航母上，飛行甲板存在著多種噪聲源：艦載機噴氣發動機噪聲、蒸汽彈射器作業時所產生的噪聲、噴氣偏流板作業噪聲、阻攔索作業時所產生的噪聲、各種輔助設備所產生的噪聲，其中艦載機起降產生的噪聲是飛行甲板上最主要的噪聲源。航母開展飛行作業時，可形成一種飛機噪聲、機械噪聲和沖擊噪聲混雜在一起的強噪聲環境。當艦載機起降時，飛行甲板上的噪聲甚至高達130～150 dB左右[2－3]。

艦載機作為航母飛行甲板主要噪聲源，其噪聲特征對飛行甲板噪聲分布起著決定作用。現代高性能噴氣式飛機通?？僧a生大約150 dB的噪聲。圖1為美海軍航母主要艦載機在軍用推力和加力推力時的噪聲峰值聲壓級，測量點位于在機首與中線夾角135°，離機50英尺（15.2 m）處[4]。

圖1 美軍艦載機峰值聲壓級Fig. 1 Peak jet noise levels of U.S. Navy carrier-based aircraft

參與艦載機起飛作業人員主要有飛行檢查員、最終檢查員、尾部最終檢查員與其他輔助人員，通常需要在艦載機附近崗位工作。位置示意圖如圖2所示。其中100英尺半徑（30.5 m）范圍是艦載機噪聲危險區，該區域內噪聲峰值可達125 dB以上；30英尺半徑（9.1 m）范圍則為噪聲極度危險區，該區域中噪聲峰值可達150 dB以上；42英尺安全線（12.8 m）為艦載機彈射起飛時，航母飛行甲板上劃定的安全線。

圖2 美海軍艦載機起飛時飛行甲板人員位置Fig. 2 Location of U.S. Navy flight deck personnel during aircraft catapult launch

圖3 顯示的是美軍F-18C噪聲等強度分布圖，其中噪聲危險區域內噪聲強度超過125 dB，已經超過護聽器防護極限。在艦載機即將彈射起飛前，飛行檢查員和最終檢查員會移至安全線之外，而尾部最終檢查員仍然保持在位，強噪聲暴露時間相對較長[5]。

圖3 美軍F-18C噪聲等強度分布圖Fig. 3 U.S. Navy F-18C noise contours

每次彈射起飛時，艦載機等待彈射觸發前會保持約30 s軍用推力，圖4為美軍F18戰斗機起飛過程噪聲強度的時間歷程圖。彈射持續時間定義為從發動機第一次超過額定最大功率25%的時間到飛機離開飛行甲板的時間。在阻攔降落時，艦載機需要保持最大功率以避免降落失敗。降落時間定義為飛機第一次通過飛行甲板末端到發動機功率降為額定最大功率25%的時間，通常為5～10 s。圖5為F-18C/D軍用推力起飛時飛行甲板部分位置的最大噪聲值。

圖4 艦載機起飛時噪聲強度的時間歷程Fig. 4 Noise level time history during aircraft catapult launch

圖5 F-18C/D軍用推力起飛時飛行甲板部分位置的最大噪聲值Fig. 5 A weighted max noise during F/A-18C/D launches, military power

2 飛行甲板噪聲對人員健康和作業的影響

2.1 對聽覺器官的影響

研究表明，噪聲不僅會引起聽覺系統的損傷，還可對神經系統、心血管系統、消化系統、前庭功能、視覺功能、內分泌、代謝和免疫功能等產生非特異性影響。其中聽覺系統是噪聲損傷的敏感部位，在其他系統尚未出現病變以前，聽覺系統就已出現形態和功能的變化。噪聲對聽覺功能的影響主要表現在聽覺敏感度下降、聽閾值升高、語言接受和信號辨別力變差，嚴重時可造成噪聲性耳聾。

美海軍2004年調查顯示，航母飛行甲板人員作業環境噪聲8 h時間加權平均值96.1～119.5 dBA，平均109 dBA，而航母機電崗位作業環境噪聲8 h時間加權平均值79.1～97.7 dBA，平均92 dBA。飛行甲板人員永久性聽閾偏移發生率為38%，遠高于航母機電崗位23%的發生率[6]。

2014年美國健康科學統一服務大學（Uniformed Services University of the Health Sciences）對“里根”號核動力航母人員噪聲暴露情況進行了調查。該航母搭載了以下型號艦載機：FA-18E/F“超級大黃蜂”戰斗機，EA-18G“咆哮者”電子偵察機，C-2A“灰狗”運輸機和MH-60“海鷹”直升機。在太平洋執行常規訓練和演習任務期間，飛行作業通常持續12 h。部分崗位噪聲暴露情況如表1所示。可以發現飛行甲板人員（飛行管制、觀察員、起降人員）8 h時間加權噪聲暴露量遠高于其他崗位，并且遠超過美國國防部頒布的噪聲防護指令（DoD Instruction 6055.12）所規定的8 h時間加權平均值85 dBA的安全限值[7]。

表1 美軍航母部分崗位8 h時間加權噪聲暴露強度Tab. 1 8-hour time weighted averages (TWA) for personal noise exposures

2.2 對作業工效的影響

美軍航母在訓練期間，飛行甲板人員每天作業時間近12 h，完成約60架次起降作業。長時間、持續地在這種強噪聲環境中工作，會對飛行甲板人員作業工效造成不利影響。噪聲對工作的危害，最主要是影響作業人員對周圍環境的態勢感知能力，使作業人員無法感知告警信號，從而做出正確的反應。有研究表明12.2%的事故是由于工作場所的噪聲環境導致的[8]。此外，噪聲環境還能導致作業人員的注意力不容易集中，思維反應遲鈍，易產生疲勞感。研究顯示，噪聲達到74 dBA時，人員疲勞程度會隨著噪聲級的增加而不斷增加，最終導致工作能力和工作效力下降[9]。

3 美軍飛行甲板人員噪聲防護措施

3.1 制定噪聲暴露標準

美海軍噪聲防護主要依據美國防部頒布的聽力保護計劃（DoD Instruction 6 055.12）。該法令內容涉及聽力保護工作相關人員職責、噪聲測量分析評估、噪聲危害標志的設置、護聽器的使用、聽力保護教育和訓練以及聽力檔案的建立和管理等多項內容。該法令將人員噪聲安全暴露限值規定為8 h時間加權噪聲暴露強度85 dBA，每增加3 dB，安全暴露時間減半[10]。

此外，美海軍“海軍艦艇職業安全和健康指令”（OPNAVINST 5100.19）還明確要求，當穩態噪聲≥96 dBA或脈沖噪聲峰值≥165 dBA時，應采取雙重聽力防護措施[11]。

3.2 不斷研發新型護聽器

美海軍航母飛行甲板人員使用的護聽器主要有兩類。一是耳塞，常用的耳塞有3種：均碼的泡沫型耳塞和多種尺碼的單凸緣硅膠耳塞、三凸緣硅膠耳塞。二是帶耳罩的頭盔，可防止頭部損傷和防護高強度噪聲[11]。通常飛行甲板人員需要同時佩戴這兩類護聽器組成雙重聽力保護，雙重聽力保護是美海軍航母飛行甲板人員常用的聽力保護措施。

為減少航母飛行甲板人員的噪聲暴露，保護人員聽力，美國海軍航空系統司令部(NAVAIR)不斷開發新的聽力保護設備，推行新的聽力保護措施，主要內容是：

1）促進（而不只是強制命令）個人深插定制耳塞的使用。

2）確保耳塞佩戴的正確性。

3）提供多種方便好用的護聽器（效果好、易購買、易使用和易維護）。

4）提供備用護聽器。

5）為沒有配備無線電通訊設備的飛行甲板人員提供改進型護聽器，使其具有通話和態勢感知能力。

通過小企業創新研究計劃，美國海軍航空系統司令部正不斷開發聽力保護與通信技術與裝備以實現上述目標。2009年2月，“艾森豪威爾”號航母上700多名艦員已經配備了定制深插耳塞，與泡沫耳塞相比，這種更加貼合人的耳道，使用戶感到更加舒適，能夠達到良好的、穩定的聽力保護效果，單獨使用可降低29 dB噪聲，在與頭盔組成雙重聽力保護的情況下，可降低42 dB噪聲。在這種深插定制耳塞基礎上，可以利用主動降噪技術在耳塞內和鼓膜間的狹小空間里消除噪聲。將這種深插定制耳塞與耳罩聯合組成雙重聽力保護，可以在耳罩和定制耳塞已經聯合衰減大部分噪聲后，再使用主動降噪技術進一步降噪，達到更為良好的噪聲防護效果，這種技術正逐步在現有的和新的飛行甲板頭盔中得到應用（見圖6）。

圖6 美軍飛行甲板人員使用的深插定制護聽器Fig. 6 Deep insert custom hearing protectors

4 對我軍航母飛行甲板人員噪聲防護工作的啟示

隨著我國航母艦載機上艦數量和起降作業頻次的大幅提升，根據全天侯訓練的任務需求，必須對艦載機起降過程中飛行甲板人員進行適當噪聲防護，維護其身心健康，提高作業工效。

1）要完善聽力保護相關標準和制度。為了有效地保護航母甲板人員的聽力，保持航母甲板人員作業能力與工作效率，制定和完善航母甲板人員聽力保護相關標準和制度十分必要和緊迫。標準和制度的建立將使航母甲板人員的噪聲暴露量得到的有效控制，預先保護其聽力。這不僅可以保護艦員的聽力和健康，改善艦員的生活質量，同時也能夠保障航母甲板人員的作業能力。

2）要開展飛行甲板復雜環境對健康影響的基礎研究。航母艦載機發動機產生的高溫高速噴流不僅會引起強噪聲，還會產生高熱輻射和強氣流沖擊。航母飛行甲板人員在這種強噪聲、高熱輻射及強沖擊環境下長期工作，必然會對生理和心理造成復合影響。開展航母特殊環境因素對機體的損傷機理研究，可以為機體損傷狀態進行科學評估，制定科學的防護措施和防護標準提供相應的理論指導。

3）要加強噪聲防護裝備技術研究。根據航母飛行甲板環境使用條件，應用主動降噪、3D打印等先進技術，研制兼顧聽力保護與態勢感知的護聽器，滿足飛行甲板人員作業需要。采用新材料和新工藝，在提高護聽器隔聲效果的同時，應不斷提高佩戴的舒適性，提高飛行甲板人員使用的積極性。

4）要注重噪聲防護宣傳教育。為提高飛行甲板人員自我保護意識，應不斷加強噪聲防護宣傳教育，讓官兵了解噪聲的危害，自覺主動做好聽力保護工作，保護聽力健康。培訓內容應包括噪聲對健康的危害、航母飛行甲板噪聲情況、護聽器使用方法等。