In questi giorni quasi tutti hanno volato con un drone o ascoltato il brutto suono lamentoso che producono. Anche se i piccoli droni (fino a 20 kg) sono circa 40 decibel più silenziosi degli aerei civili convenzionali, producono un rumore acuto – che la gente tende a trovare molto fastidioso.
Uno studio della Nasa ha scoperto che i suoni dei droni erano più fastidiosi di quelli prodotti dai veicoli stradali. E la mia ricerca personale ha scoperto che il rumore dei droni è meno piacevole di quello degli aerei civili – anche a parità di volume.
Parte del problema è che i droni spesso volano a quote relativamente basse sopra aree popolate che non sono normalmente esposte al rumore degli aerei. Questo può portare a tensioni all’interno delle comunità esposte. Indubbiamente, se i problemi di rumore non sono affrontati in modo appropriato, potrebbero far deragliare la più ampia adozione e commercializzazione dei droni e mettere a rischio i significativi benefici sociali che potrebbero portare.
Per esempio, i droni di piccole e medie dimensioni sono già utilizzati per molteplici applicazioni come le consegne mediche e la ricerca di persone scomparse. Un’altra innovazione nell’aviazione commerciale è lo sviluppo di veicoli elettrici a decollo e atterraggio verticale (ed eventualmente autonomi) per il trasporto di persone nelle città.
Diversi veicoli di “mobilità aerea urbana”, o “taxi volanti” sono attualmente in fase di sviluppo da parte di diversi produttori di aerei. Sia i droni che i taxi volanti produrranno suoni significativamente diversi dagli aerei civili convenzionali e condivideranno questioni simili per quanto riguarda il fastidio del rumore.
Nel 2019, ho iniziato una linea di ricerca che mira a rispondere a due grandi domande: come reagiranno le comunità a questi nuovi veicoli con firme acustiche non convenzionali quando inizieranno a operare su scala? E come può essere migliorata la progettazione di questi nuovi veicoli per proteggere la salute e la qualità della vita delle persone che vivono in quelle comunità?
Per rispondere alla prima domanda, abbiamo studiato come un’operazione di droni potrebbe influenzare la percezione di una serie di ambienti sonori tipici delle città. Poiché i droni non possono volare più vicino alle persone di 50 metri, sono state utilizzate tecniche di realtà virtuale per produrre scenari altamente realistici con un drone che si libra in una selezione di luoghi urbani.
Questo studio di laboratorio ha scoperto che il rumore generato dal librarsi di un piccolo quad-copter ha influenzato significativamente la percezione dell’ambiente sonoro. Per esempio, un importante aumento del fastidio del rumore è stato riportato con il drone che si librava, in particolare in luoghi con bassi volumi di traffico stradale. Ciò ha suggerito che il rumore prodotto dal traffico stradale potrebbe rendere il rumore del drone meno evidente. Quindi il funzionamento dei droni lungo le strade trafficate potrebbe mitigare l’aumento dell’impatto acustico causato nella comunità.
Siamo ora testando una grande varietà di droni, con diverse manovre operative. Cerchiamo di capire meglio e prevedere le risposte umane ai suoni dei droni e di raccogliere prove significative per sviluppare ulteriormente la regolamentazione dei suoni che producono.
Ingegneria influenzata dalla percezione
Integrando le risposte umane nel processo di progettazione, i rumori più indesiderati possono essere evitati nelle prime fasi di sviluppo del veicolo.
Questo può essere fatto direttamente con test soggettivi (partecipanti umani che valutano e forniscono un feedback per una serie di campioni di rumore del drone) o attraverso l’uso delle cosiddette metriche psico-acustiche che sono ampiamente adottate nell’industria automobilistica. Queste metriche permettono una rappresentazione accurata di come vengono percepite le diverse caratteristiche del suono (altezza, variazioni temporali, toni). Vogliamo usarle per informare la progettazione dei droni. Per esempio, ottimizzando la posizione dei rotori per rendere il suono dei droni meno fastidioso.
La combinazione di tecniche di realtà virtuale e metodi psicoacustici per informare la progettazione e il funzionamento dei droni eviterà costose e inefficienti correzioni ad-hoc in fasi successive, andando oltre l’approccio tradizionale per la valutazione del rumore degli aerei. Ma ancora più importante, se i produttori di droni incorporano queste strategie nei loro progetti, potrebbero costruire macchine che non sono solo efficienti, ma anche un po’ meno irritanti.