Nästan alla har i dag antingen flugit en drönare eller lyssnat på det otäcka gnällande ljudet som de producerar. Även om små drönare (upp till 20 kg) är cirka 40 decibel tystare än konventionella civila flygplan producerar de ett högt ljud – vilket människor tenderar att tycka är mycket irriterande.
En Nasa-studie visade att ljudet från drönare var mer irriterande än ljudet från vägfordon. Och min egen forskning har visat att bullret från drönare är mindre föredömligt än bullret från civila flygplan – även vid samma volym.
En del av problemet är att drönare ofta flyger på relativt låg höjd över befolkade områden som normalt inte utsätts för flygplansbuller. Detta kan sannolikt leda till spänningar inom de utsatta samhällena. Det råder ingen tvekan om att om bullerfrågorna inte hanteras på ett lämpligt sätt, kan de få drönarna att spåra ur ett bredare införande och kommersialisering av drönare och äventyra de betydande samhällsnyttor som de skulle kunna medföra.
Till exempel används små och medelstora drönare redan för flera olika tillämpningar, t.ex. för medicinska leveranser och för att leta efter försvunna personer. En annan innovation inom den kommersiella luftfarten är utvecklingen av elektriska fordon med vertikal start och landning (och eventuellt autonoma fordon) för att transportera människor i städer.
Flera ”urban air mobility”-fordon, eller ”flygande taxibilar”, håller för närvarande på att utvecklas av olika flygplanstillverkare. Både drönare och flygande taxibilar kommer att producera ljud som skiljer sig avsevärt från konventionella civila flygplan och kommer att dela liknande problem när det gäller bullerstörningar.
Under 2019 startade jag en forskningslinje som syftade till att besvara två stora frågor: Hur kommer samhällen att reagera på dessa nya fordon med okonventionella ljudsignaturer när de börjar fungera i stor skala? Och hur kan utformningen av dessa nya fordon förbättras för att skydda hälsan och livskvaliteten hos de människor som bor i dessa samhällen?
För att besvara den första frågan undersökte vi hur en drönaroperation kan påverka uppfattningen av en rad typiska ljudmiljöer i städer. Eftersom drönare inte kan flyga närmare människor än 50 meter användes tekniker för virtuell verklighet för att skapa mycket realistiska scenarier med en drönare svävande på ett urval av platser i städerna.
Denna laboratoriestudie visade att det buller som genereras av svävande av en liten quad-copter påverkade uppfattningen av ljudmiljön avsevärt. Till exempel rapporterades en betydande ökning av bullerstörningen när drönaren svävade, särskilt på platser med låg vägtrafikvolym. Detta tyder på att bullret från vägtrafiken kan göra drönarljudet mindre märkbart. Så drift av drönare längs trafikerade vägar kan mildra den ökning av bullerpåverkan som orsakas i samhället.
Vi testar nu en mängd olika drönare, med olika driftmanövrer. Vi försöker bättre förstå och förutsäga mänskliga reaktioner på drönarljud och samla in meningsfulla bevis för att vidareutveckla regleringen av de ljud som de producerar.
Perceptionsinfluerad ingenjörskonst
Då mänskliga reaktioner integreras i designprocessen kan de mest oönskade ljuden undvikas i de tidigaste skedena av fordonsutvecklingen.
Detta kan antingen göras direkt med subjektiv testning (mänskliga deltagare som bedömer och ger feedback för en serie drönarljudsprover) eller genom användning av så kallade psykoakustiska mått som är allmänt vedertagna inom bilindustrin. Dessa mått möjliggör en exakt representation av hur olika ljudfunktioner (tonhöjd, temporala variationer, toner) uppfattas. Vi vill använda dem för att informera om utformningen av drönare. Vi kan till exempel optimera rotorernas placering så att drönarna låter mindre störande.
Kombinationen av tekniker för virtuell verklighet och psykoakustiska metoder för att informera om utformningen och driften av drönare kommer att undvika kostsamma och ineffektiva ad hoc-korrigeringar i senare skeden, vilket går längre än det traditionella tillvägagångssättet för bedömning av flygplansbuller. Men ännu viktigare är att om drönartillverkarna införlivar dessa strategier i sina konstruktioner kan de kanske bygga maskiner som inte bara är effektiva, utan också bara lite mindre irriterande.