Avec le monde en isolement social pour empêcher la propagation du virus corona, beaucoup découvrent comment se faire livrer presque n’importe quoi à leur porte d’un simple clic. Aujourd’hui, ces livraisons nous sont apportées en camion ou en camionnette et transportées physiquement de la rue à notre adresse par un livreur. Dans un avenir pas si lointain, beaucoup de ces livraisons pourraient être effectuées via des véhicules de livraison autonomes. La rapidité et la commodité de la livraison par drone aérien sont attrayantes, et cela pourrait également être un moyen de protéger le personnel de livraison et les personnes vulnérables de la propagation de l’infection.
L’automne dernier, j’ai écrit un article pour le bulletin du Conseil National des Consultants en acoustique (NCAC) sur le thème du bruit des drones. Dans cet éditorial aux pairs de l’industrie du conseil en acoustique, j’ai discuté des bases des sons provenant de petits drones de livraison et des défis que ces sons peuvent présenter dans leur acceptation généralisée dans notre vie quotidienne. Ce blog est une relecture de cet article.
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Le nombre de drones dans notre ciel a considérablement augmenté ces dernières années. D’énormes progrès ont été réalisés au cours de la dernière décennie dans leur technologie, de sorte que ces véhicules aériens sont maintenant largement accessibles au public. À leurs débuts, les drones étaient largement utilisés à des fins militaires, mais aujourd’hui, de nombreuses petites et grandes entreprises trouvent des utilisations commerciales pour leurs capacités. Les amateurs ramassent également des drones en nombre croissant. La sûreté, la sécurité et la confidentialité ont été les principales préoccupations du développement et de l’utilisation accrue des drones. Leur bruit, cependant, est une préoccupation relativement non traitée et peut devenir un problème pour leur développement continu et pour ceux qui peuvent être sensibles à leur son.
Caractéristiques du son des drones
Dans ce contexte, les drones sont considérés comme de petits véhicules aériens sans pilote (sUAV). Certains sont des avions à voilure fixe, mais la grande majorité d’entre eux utilisent plusieurs systèmes de rotor qui permettent le décollage et l’atterrissage verticaux et le vol stationnaire. Ceux-ci manœuvrent en manipulant la vitesse de chaque rotor individuel, ce qui modifie les forces de portance et de rotation au niveau de chaque rotor, contrôlant ainsi le lacet, le tangage et le roulis du véhicule. En raison de leur petite taille, les hélices tournent très rapidement et changent de vitesse rapidement.
Plusieurs études ont été menées pour caractériser les spectres sonores émis par les drones. Tout comme les ventilateurs, les niveaux sonores dominants (non pondérés) sont produits aux fréquences de passage des pales de l’hélice, qui sont comprises entre 100 et 300 Hz pour la plupart des petits drones. Les sources sonores secondaires peuvent provenir des moteurs électriques et des vibrations de la cellule. Les harmoniques fortes des fréquences de passage des lames ont été mesurées jusqu’à plusieurs kHz, et peuvent souvent être les tons dominants sur une base pondérée en A. La manipulation individuelle de chaque rotor crée parfois une condition de battement lorsque les fréquences de passage des pales ne sont que légèrement différentes les unes des autres. Les vitesses de rotor rapides et asynchrones nécessaires aux manœuvres ou même au vol stationnaire dans des conditions venteuses peuvent présenter des fluctuations d’amplitude sonores importantes. Tous ces mécanismes se combinent pour produire ce que les gens perçoivent comme un « bourdonnement » semblable à un essaim d’abeilles. Cette vidéo fournit un bon exemple du son d’un drone « quadcopter » à 4 rotors.
Les mesures Acentech et d’autres articles publiés confirment que les drones peuvent être considérés comme une source ponctuelle, de sorte qu’une réduction de 6 décibels pour chaque doublement de la distance au récepteur est une approximation appropriée pour la propagation de la source au récepteur. Les niveaux sonores globaux produits par les drones commerciaux plus gros sont à peu près les mêmes que de nombreux appareils ménagers, de sorte que, même à de courtes distances, les sons que nous entendons sont relativement faibles. Le risque de dommages auditifs n’est pas la préoccupation des drones; ce sont leurs caractéristiques sonores uniques. Leurs sons sont différents de la plupart des autres dans notre environnement, attirant ainsi notre attention et conduisant à la distraction et / ou à l’agacement.
Mesures du bruit des drones
Réglementations actuelles pour les drones
En 2016, la Federal Aviation Administration (FAA) a publié des réglementations complètes pour l’utilisation courante à des fins non récréatives de petits systèmes d’aéronefs sans pilote. Les principales stipulations sont les suivantes:
- Visibilité directe seulement
- Un pilote par aéronef
- Les opérations en plein jour seulement
- L’altitude maximale de 400 pieds au-dessus du niveau du sol
- Ne doit être exploitée que dans une zone peu peuplée
Ces règles permettent une utilisation commerciale croissante dans les domaines de la construction, de l’agriculture et de l’inspection, où la conformité est relativement simple. Cependant, ils limitent fortement les possibilités envisagées pour la livraison autonome des colis par drones aux consommateurs. Des entreprises comme Amazon, Google, UPS et d’autres travaillent toutes à des livraisons entièrement autonomes. Avant que cela ne se produise aux États-Unis, tout un système de règles de sécurité, de contrôle du trafic aérien par drone et de normes de communication entre drones doivent être mis en œuvre. La NASA et la FAA travaillent actuellement à la création d’un système de gestion du trafic aérien (UTM) standardisé pour les systèmes d’aéronefs sans pilote qui assurera la sécurité dans les zones peuplées. Il est prévu que de nouvelles règles de la FAA pour l’UTM sortiront dans les prochaines années, ce qui permettra des livraisons par drones généralisées. Jusque-là, nous ne devrions pas nous attendre à ce que les entreprises livrent nos colis via des drones à moins que les règles actuelles de la FAA ne soient respectées ou que des dérogations soient accordées pour des cas particuliers. Cela donne aux acousticiens le temps d’examiner les impacts sonores de ce futur nouveau service et de se mettre en position d’aider la source et les récepteurs à coexister.
Étude de la NASA sur le bruit des drones
En 2017, la NASA a publié des recherches sur les propriétés psychoacoustiques du bruit des drones pour la livraison aux consommateurs. Leur prémisse a vérifié si le bruit des drones était acceptable ou non par rapport à d’autres machines déjà utilisées dans le processus de livraison, telles que les camions et les voitures. Au total, 38 sujets ont été invités à évaluer leur agacement aux enregistrements sonores de différentes opérations de vol de drones et à divers véhicules routiers rencontrés dans des quartiers résidentiels. Les conclusions indiquaient que les sons du drone étaient plus gênants que ceux des véhicules routiers, en particulier pour les sons de « flânage » (c’est-à-dire de vol stationnaire). Cette constatation suggère que le simple maintien des niveaux de bruit des drones pour qu’ils ne soient pas plus forts que ceux produits par les équipements de livraison de colis conventionnels serait accueilli avec une opposition basée sur le bruit. La NASA a conclu qu’il restait encore du travail à faire pour améliorer notre compréhension des caractéristiques acoustiques à l’origine de cette différence de gêne afin qu’elle puisse être prédite avec plus de précision. Il convient de noter que les sujets de ce test ignoraient qu’ils entendaient des sons de drone. Il est fort possible que des facteurs non acoustiques ne fassent qu’augmenter la sensibilité au bruit de ceux qui s’opposent aux livraisons de drones généralisées. Par exemple, le simple fait d’entendre le bruit peut amener les gens à croire qu’ils sont espionnés ou qu’ils sont en danger par une machine au-dessus de leur tête.
Et après ?
Il n’existe actuellement aucune réglementation aux États-Unis qui limite spécifiquement le bruit des drones. D’autres règles telles que les ordonnances communautaires sur le bruit incorporant des expressions telles que « jouissance tranquille et paisible de ses biens » peuvent être citées par des voisins mécontents de l’utilisation de drones à proximité. Les niveaux sonores moyens jour-nuit (DNL) utilisés par la FAA pour les gros aéronefs peuvent ne pas être adéquats. L’étude psychoacoustique de la NASA suggère que plus de travail est nécessaire pour prédire avec précision la réponse des gens au bruit des drones. Les impacts environnementaux plus larges du bruit des drones sur d’autres espèces animales doivent également être entièrement compris, ce qui explique en partie pourquoi tous les parcs nationaux américains ont interdit l’utilisation privée des DRONES.
Il existe de nombreuses possibilités intéressantes pour l’utilisation des drones dans nos communautés. Cependant, les scientifiques, les ingénieurs, les consultants et les législateurs ont beaucoup de travail à faire pour relever ces défis, et le bruit n’est qu’une des nombreuses choses à considérer. Acentech se positionne pour être un contributeur dans ce domaine en développement. Notre propre David Bowen a été accepté pour présenter à la toute première conférence sur les drones silencieux à Paris, en France, un symposium soutenu par l’Institut International d’Ingénierie du Contrôle du Bruit. Nous espérons que la situation actuelle de pandémie s’apaisera et permettra à des experts du monde entier d’échanger leurs connaissances sur le bruit des drones. (https://www.quietdrones.org/conferences/1-quiet-drones/)