Con il mondo in isolamento sociale per prevenire la diffusione del virus corona, molti stanno scoprendo come ottenere quasi tutto consegnato alla loro porta di casa con un semplice clic di un pulsante. Oggi quelle consegne ci vengono portate su un camion o un furgone e trasportate fisicamente dalla strada al nostro indirizzo da un fattorino. In un futuro non così lontano molte di queste consegne potrebbero essere effettuate tramite veicoli di consegna autonomi. La velocità e la convenienza della consegna dei droni aerei sono allettanti e potrebbe anche essere un modo per proteggere il personale addetto alle consegne e gli individui vulnerabili dalla diffusione dell’infezione.
Lo scorso autunno ho scritto un articolo per il National Council of Acoustical Consultants (NCAC) newsletter sul tema del rumore da droni. In questo editoriale ai colleghi del settore della consulenza acustica, ho discusso le basi dei suoni che provengono da piccoli droni di consegna e le sfide che questi suoni possono presentare nella loro diffusa accettazione nella nostra vita quotidiana. Questo blog è una rivisitazione di questo articolo.
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Il numero di droni nei nostri cieli è aumentato drammaticamente negli ultimi anni. Enormi progressi sono stati fatti nell’ultimo decennio per la loro tecnologia in modo tale che questi veicoli aerei sono ora ampiamente disponibili al pubblico. Nella loro infanzia droni sono stati utilizzati in gran parte per scopi militari, ma oggi molte piccole e grandi imprese stanno trovando usi commerciali per le loro capacità. Hobbisti sono anche raccogliendo droni in numero crescente. Sicurezza, sicurezza e privacy sono state le principali preoccupazioni nello sviluppo e nell’uso ampliato dei droni. Il loro rumore, tuttavia, è una preoccupazione che è relativamente non indirizzata e può diventare un problema per il loro continuo sviluppo e per coloro che possono essere sensibili al loro suono.
Caratteristiche del suono dei droni
I droni in questo contesto sono considerati piccoli veicoli aerei senza equipaggio (sUAV). Alcuni sono aerei ad ala fissa, ma la grande maggioranza di loro impiegano più sistemi di rotore che consentono il decollo verticale e l’atterraggio e in bilico. Questi manovrano manipolando la velocità di ogni singolo rotore, che altera l’ascensore e le forze rotazionali a ciascun rotore controllando così l’imbardata, il passo e il rollio del veicolo. A causa delle loro piccole dimensioni, le eliche ruotano molto velocemente e cambiano rapidamente velocità.
Sono stati condotti diversi studi per caratterizzare gli spettri sonori emessi dai droni. Proprio come i fan, i livelli sonori dominanti (non ponderati) sono prodotti alle frequenze di passaggio delle pale dell’elica, che sono nella gamma da 100 a 300 Hz per la maggior parte dei piccoli droni. Le sorgenti sonore secondarie possono provenire dai motori elettrici e dalle vibrazioni della cellula. Forti armoniche delle frequenze di passaggio lama sono stati misurati tutta la strada fino a diversi kHz, e spesso possono essere i toni dominanti su una base ponderata A. La manipolazione individuale di ciascun rotore crea occasionalmente una condizione di battitura quando le frequenze di passaggio della lama sono solo leggermente diverse l’una dall’altra. Le velocità del rotore in rapida evoluzione e asincrone necessarie durante le manovre o addirittura in bilico in condizioni di vento possono presentare significative fluttuazioni di ampiezza del suono. Tutti questi meccanismi si combinano per produrre ciò che le persone percepiscono come un “ronzio” simile a uno sciame di api. Questo video fornisce un buon esempio del suono di un drone a 4 rotori “quadcopter”.
Le misurazioni Acentech e altri articoli pubblicati confermano che i droni possono essere considerati una sorgente puntiforme, quindi una riduzione di 6 decibel per ogni raddoppio della distanza dal ricevitore è un’approssimazione appropriata per la propagazione dalla sorgente al ricevitore. I livelli sonori complessivi prodotti dai droni commerciali più grandi sono all’incirca gli stessi di molti elettrodomestici, quindi a distanze anche brevi i suoni che sentiamo sono relativamente bassi. Il rischio di danni all’udito non è la preoccupazione per i droni; sono le loro caratteristiche sonore uniche. I loro suoni sono diversi dalla maggior parte degli altri nel nostro ambiente, catturando così la nostra attenzione e portando a distrazione e/o fastidio.
Misure del rumore dei droni
Normative vigenti per i droni
Nel 2016 la Federal Aviation Administration (FAA) ha pubblicato regolamenti completi per l’uso non ricreativo di routine di piccoli sistemi aerei senza equipaggio. Le disposizioni principali sono le seguenti:
- Solo linea visiva
- Un pilota per aeromobile
- Operazioni di sola luce diurna
- L’altitudine massima di 400 piedi sopra il livello del suolo
- Deve essere utilizzata solo su un’area scarsamente popolata
Queste regole consentono un uso commerciale crescente nei settori dell’edilizia, dell’agricoltura e dell’ispezione, dove la conformità è relativamente semplice. Tuttavia, limitano fortemente la portata prevista per la consegna autonoma dei pacchi da parte dei droni ai consumatori. Aziende come Amazon, Google, UPS e altri stanno lavorando per consegne completamente autonome. Prima che ciò accada negli Stati Uniti deve essere implementato un intero sistema di regole di sicurezza, controllo del traffico aereo drone e standard di comunicazione drone-drone. La NASA e la FAA stanno attualmente lavorando alla creazione di un sistema standardizzato di gestione del traffico aereo senza pilota (UTM) che fornirà sicurezza sulle aree popolate. Si prevede che nuove regole FAA per UTM uscirà entro i prossimi anni, che consentirà per le consegne drone diffuse. Fino ad allora non dovremmo aspettarci che le aziende consegnino i nostri pacchetti tramite droni a meno che non siano soddisfatte le attuali regole FAA o siano concesse deroghe per casi speciali. Questo dà agli acustici un po ‘ di tempo per considerare gli impatti del rumore di questo futuro nuovo servizio e per mettersi in posizione per aiutare sia la sorgente che i ricevitori a coesistere.
Studio della NASA sul rumore dei droni
Nel 2017 la NASA ha pubblicato una ricerca che studia le proprietà psicoacustiche del rumore dei droni per la consegna ai consumatori. La loro premessa ha testato se il rumore dei droni fosse paragonabile in accettabilità ad altre macchine già utilizzate nel processo di consegna come camion e automobili. Un totale di soggetti 38 è stato chiesto di valutare il loro fastidio per le registrazioni sonore da diverse operazioni di volo dei droni e per vari veicoli stradali incontrati nei quartieri residenziali. Le conclusioni hanno indicato che i suoni del drone hanno valutato il fastidio del soggetto più elevato rispetto ai veicoli stradali, in particolare per i suoni “vaganti” (cioè in bilico). Questa scoperta suggerisce che il semplice mantenimento dei livelli di rumore dei droni non sia più forte di quelli prodotti dalle apparecchiature di consegna dei pacchetti convenzionali sarebbe accolto con un’opposizione basata sul rumore. La NASA ha concluso che rimane un ulteriore lavoro per migliorare la nostra comprensione delle caratteristiche acustiche che guidano questa differenza di fastidio in modo che possa essere prevista con maggiore precisione. Va notato che i soggetti in questo test non erano consapevoli di sentire i suoni dei droni. È del tutto possibile che i fattori non acustici aggiungano solo la sensibilità al rumore di coloro che si oppongono alle consegne di droni diffuse. Ad esempio, semplicemente sentire il rumore può portare le persone a credere di essere spiati, o che sono in pericolo da una macchina sopra le loro teste.
Quale sarà il prossimo?
Non ci sono attualmente regolamenti negli Stati Uniti che limitano specificamente il rumore da droni. Altre regole come le ordinanze sul rumore della comunità che incorporano frasi come” godimento tranquillo e pacifico della propria proprietà ” possono essere citate dai vicini insoddisfatti dell’uso dei droni nelle vicinanze. I livelli sonori medi giorno-notte (DNL) utilizzati dalla FAA per aeromobili di grandi dimensioni potrebbero non essere adeguati. Lo studio psicoacustico della NASA suggerisce che è necessario più lavoro per prevedere con precisione la risposta delle persone al rumore dei droni. Anche gli impatti ambientali più ampi del rumore dei droni ad altre specie animali devono ancora essere pienamente compresi, il che è in parte il motivo per cui tutti i parchi nazionali degli Stati Uniti hanno vietato l’uso privato degli UAV.
Ci sono molte possibilità interessanti avanti per l’uso di droni nelle nostre comunità. Tuttavia, c’è molto lavoro da fare per scienziati, ingegneri, consulenti e legislatori per affrontare queste sfide, e il rumore è solo una delle tante cose da considerare. Acentech sta posizionando per essere un contributore in questo campo in via di sviluppo. Il nostro David Bowen è stato accettato di presentare alla prima conferenza quiet drones a Parigi, in Francia, un simposio supportato dall’Istituto internazionale di ingegneria del controllo del rumore. Siamo fiduciosi che l’attuale situazione pandemica diminuirà e consentirà agli esperti di tutto il mondo di scambiare le loro conoscenze sul rumore dei droni. (https://www.quietdrones.org/conferences/1-quiet-drones/)