Report elicotteri sent

INTRODUZIONE ALL’ANALISI PREVISIONALE DELL’IMPATTO ACUSTICO DI UN’ELISUPERFICIE

ARPA Lombardia Settore Agenti Fisici Sezione Rumore e Vibrazioni Presidio Tecnico Aeroportuale Matteo Giampaolo, Daniela Lunesu, Valentina Sachero

3 dicembre 2003

Indice 1 Il rumore generato da un elicottero 1.1 Concetti generali . . . . . . . . . . . . . .

1.2 Le componenti del rumore esterno . . . .

1.3 Parametrizzazione delle sorgenti di rumore 1.4 Cenni sulle misure . . . . . . . . . . . . .

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2 Elisuperfici ed eliporti 2.1 Definizione di elisuperficie . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2 Elisuperfici ed uso del territorio . . . . . . . . . . . . . .

2.3 Classificazione delle elisuperfici e degli eliporti . . . . . .

2.3.1 Classificazione vigente delle elisuperfici . . . . . .

2.3.2 Altri esempi: la classificazione francese . . . . . .

2.4 Procedure di decollo e atterraggio . . . . . . . . . . . . .

2.4.1 Tipi di decollo di un elicottero . . . . . . . . . .

2.4.2 Caratteristiche dei profili di decollo e atterraggio 2.4.3 Caratteristiche geometriche di un eliporto . . . .

3 Criteri per la valutazione del rumore 3.1 Indicatori acustici . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2 Parametri di classificazione acustica . . . . . . . .

3.2.1 Classificazione acustica degli elicotteri . . .

3.2.2 Classificazione acustica delle procedure . . .

3.3 Indicazioni per la riduzione del rumore . . . . . . .

3.4 Criteri per la misurazione . . . . . . . . . . . . . .

3.4.1 Misura del rumore in condizioni di sorvolo .

3.4.2 Misura del rumore in condizioni di hovering 3.4.3 Misura del rumore in decollo in back-up . .

3.4.4 Misura del rumore in decollo verticale . . .

3.4.5 Misura del rumore in atterraggio . . . . . .

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5 5 6 9 10

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14 14 16 17 18 18 20 20 22 25

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26 26 29 29 31 33 34 34 36 36 37 37

4 Modelli per la propagazione del rumore 4.1 Parametri necessari per valutazioni di impatto 4.2 HNM Heliport Noise Model . . . . . . . . . . .

4.2.1 HNM Input - Parametri . . . . . . . . .

4.2.2 HNM Output . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.3 HNM Data Base . . . . . . . . . . . . .

4.3 Rotorcraft Noise Model RNM . . . . . . . . . .

4.3.1 Input RNM . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3.2 Propagazione . . . . . . . . . . . . . . .

4.3.3 Output RNM . . . . . . . . . . . . . . .

4.4 Altri modelli . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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5 Criteri per l’analisi previsionale di impatto acustico 5.1 Soggetti attivi coinvolti . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2 Formulazione degli scenari . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.3 Parametri costruttivi degli apparecchi . . . . . . . . . .

5.4 Indicatori di impatto acustico . . . . . . . . . . . . . . .

5.5 Rilevamento delle misure di rumore . . . . . . . . . . . .

5.6 Modalit`a di sorvolo e procedure di decollo e atterraggio

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38 38 39 39 43 43 43 44 44 45 45

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47 47 48 49 50 50 51

A Elenco delle aviosuperfici in Lombardia

53

B Tabelle FAA di classificazione acustica degli elicotteri

56

2

Elenco delle figure 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

Schema delle sorgenti del rumore generato da un elicottero [5]. . . . . . .

Direttivit`a del rumore generato dalle varie sorgenti del rotore principale [5].

Intersezione tra sfera di collasso e pala dell’elicottero [10]. . . . . . . . . .

Profilo nel tempo del rumore globale pesato (A) con costanti Fast e Slow, rilevato durante il sorvolo a bassa quota di un elicottero [17]. . . . . . . .

Sonogramma in bande di 1/3 d’ottava, relativo al sorvolo di un elicottero a bassa quota [17]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Sonogramma a banda stretta FFT con 800 bande spettrali, relativo al sorvolo di un elicottero a bassa quota [17]. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Classificazione qualitativa di eliporti ed elisuperfici in funzione del volume di traffico e del tipo di attivit`a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Decollo per procedura verticale (prima figura) e all’indietro (seconda e terza figura) per classe di prestazione 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Profili di decollo e atterraggio per elicotteri in classe di prestazione 1 o 2.

Profili di decollo e atterraggio per elicotteri in classe di prestazione 3. . .

Altezza limite degli ostacoli all’interno dell’area di sicurezza. . . . . . . . .

Configurazione dell’area di un eliporto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FAA Appendix 10: livelli di rumore in fase di sorvolo (FO), decollo (TO) e atterraggio (AP) di 26 modelli di elicotteri. . . . . . . . . . . . . . . . .

FAA Appendix 11: Livello di pressione sonora (SEL) in fase di sorvolo in funzione del peso degli elicotteri (modelli a tre pale del rotore principale).

Livelli di rumore in fase di decollo (TO) e atterraggio (AP) e relative distanze previste per alcuni modelli di elicotteri. . . . . . . . . . . . . . .

Distanze (in alto) e livelli di rumore (in basso) in fase di decollo (TO) e atterraggio (AP) per alcuni modelli di elicotteri. . . . . . . . . . . . . . .

Livelli di rumore in fase di decollo (Takeoff) e atterraggio (Approach) di funzione delle distanze di decollo DDn−1 e atterraggio DA. . . . . . . . . .

Esempio di variazione dei livelli di rumore a seconda della procedura di atterraggio effettuata [12]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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8 8 10 11 12 13

19 21 23 24 25 25

30 31 31 32 33 35

4.1 4.2

Profili di decollo e atterraggio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Profili di taxi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41 42

A.1 Elenco delle aviosuperfici in Lombardia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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B.1 Certificazione acustica degli elicotteri - FAA Appendix 10. . . . . . . . . .

B.2 Certificazione acustica degli elicotteri - FAA Appendix 11. . . . . . . . . .

57 58

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Capitolo 1

Il rumore generato da un elicottero 1.1

Concetti generali

Per definire alcuni criteri generali di valutazione dell’impatto acustico delle elisuperfici, `e innazitutto necessario introdurre i concetti di base che caratterizzano le sorgenti del rumore generato da un elicottero, con particolare attenzione alle fasi di decollo e atterraggio.

Considerati gli obiettivi di questo lavoro, sono analizzate esclusivamente le componenti caratterizzanti la rumorosit`a esterna, ovvero quella percepita da un recettore posto all’esterno dell’abitacolo dell’elicottero, trascurando le caratteristiche della rumorosit`a interna, quella cio`e che impatta esclusivamente sui recettori presenti all’interno dell’abitacolo.

Di seguito sono descritte le principali componenti del rumore e la loro correlazione con le caratteristiche meccaniche ed aerodinamiche del velivolo. Un elicottero, infatti, `e dotato di un rotore principale e di un rotore secondario, o di coda a cui sono fissate le pale che ruotano descrivendo una circonferenza il cui diametro `e detto diametro del rotore. In generale, i due rotori giacciono su piani ortogonali fra loro e il rotore principale ha un diametro sensibilmente maggiore rispetto a quello di coda. La frequenza (e quindi la velocit`a angolare) di rotazione del rotore di coda `e mediamente quattro o cinque volte superiore a quella del rotore principale: di conseguenza, sulla base di quanto `e descritto nel paragrafo successivo, il rotore di coda risulta essere una delle sorgenti pi` u rilevanti di rumore aerodinamico. In generale, oltre alla frequenza di rotazione, il rumore di origine aerodinamica varia in funzione del profilo geometrico e del passo delle pale, oltre che dell’angolo di inclinazione del rotore oscillante (il rotore principale).

Gli elicotteri sono caratterizzati da asimmetricit`a della propagazione del rumore rispetto ai velivoli ad elica fissa; in particolare, le curve isofoniche assumono profili ellissoidali 5

il cui asse principale coincide con l’asse principale di simmetria dell’apparecchio. Data l’estrema versatilit`a di manovra degli elicotteri, l’asimmetricit`a della propagazione del rumore si verifica inoltre tutte le volte in cui l’apparecchio assume traiettorie non rettilinee orizzontali (ad esempio, nel corso di una virata).

1.2

Le componenti del rumore esterno

Il rumore generato da un elicottero pu`o essere di natura aerodinamica oppure meccanica [8].

Le principali sorgenti di natura aerodinamica sono tutte riconducibili all’interazione di una pala rotante con la scia vorticosa d’aria generata dal movimento dell’elicottero all’interno del fluido (scia generata dal passaggio dell’intero velivolo che si muove con una certa velocit`a ~v oppure la scia generata dal movimento circolare indotto dal rotore). In letteratura si identificano diverse tipologie di rumore aerodinamico che vengono trattate separatamente [8], [9]: Blade-vortex interaction noise. Questa compontente del rumore `e generata dall’interazione delle pale, che si muovono con una certa velocit`a angolare ω ~ attorno al rotore principale, con i vortici generati dall’avanzamento dell’elicottero, che si suppone in moto rettilineo uniforme in direzione orizzontale con velocit`a costante ~v .

Tale componente del rumore aerodinamico si propaga soprattutto in direzione del suolo, nella porzione di spazio sottostante l’elicottero, e sembra sia da ascrivere alle pi` u alte armoniche dello spettro del rumore rotazionale. Secondo la classificazione di Lowson e Ollerhead (1969), essa non costituisce la principale causa di disturbo sui recettori esterni, per quanto venga enumerata tra le componenti aerodinamiche significative.

Thickness noise. Questo rumore `e associato alla pressione esercitata sull’aria circostante da ciascuna pala, nel suo percorso circolare, per fendere l’aria stessa. Un’accurata stima del thickness noise richiede un’accurata conoscenza della geometria e della cinematica della pala. Il contributo pi` u significativo alla generazione di thickness noise `e dato dalla regione che interessa l’estremit`a esterna della pala (blade tip). In particolare, la distribuzione dello spessore della pala pu`o avere influenza determinante sulla propagazione del rumore. Questa componente tonale del rumore si propaga orizzontalmente in avanti, nella regione che contiene la direzione e il verso della traiettoria di volo.

Un caso particolare di thickness noise `e quello comunemente chiamato blade slap, o colpo d’ala. Esso si verifica in presenza di avanzamento dell’elicottero ad alte velocit`a di passaggio delle pale (tip speeds). Si tratta di un rumore impulsivo assai elevato, con un gran numero di armoniche significative, che pu`o verificarsi in varie 6

condizioni, ad esempio nella discesa a bassa potenza dell’elicottero. Esso dunque pu`o essere ricondotto alla trattazione del caso di high speed impulsive noise, citato in seguito [13].

Loading noise. Il loading noise costituisce la seconda componente tonale del rumore ` associato alla pressione (o carico distribuito) che generano le forze aerodinamico. E agenti sulle pale (quali la portanza e la forza di attrito). Il loading noise `e causato dalle variazioni nel tempo e nello spazio di queste pressioni e si propaga principalmente in direzione verticale, verso il suolo. Oltre ad un’accurata conoscenza della geometria e della cinematica della pala, la stima del loading noise richiede anche la conoscenza della distribuzione superficiale del carico dell’elicottero sulla pala stessa.

High speed impulsive noise. Costituisce la principale causa di disturbo acustico per i recettori esterni e si verifica, ad esempio, quando la scia vorticosa generata da una pala passa molto vicina alla pala seguente (come nel caso del sopracitato colpo d’ala). Pi` u in generale, questa tipologia di rumore `e legata alla propagazione di onde sonore di alta intensit`a generate da shock e flussi transonici nelle vicinanze delle pale del rotore in movimento [16]. Esso risulta particolarmente violento nel caso di elicottero a due rotori, quando la scia generata dal primo viene attraversata dal secondo e, tipicamente, in condizioni di volo con accelerazione in avanti. La valutazione del high speed impulsive noise (HSI), richiede la dettagliata conoscenza del campo tridimensionale di flusso attorno alla pala.

Broadband noise. Costituisce una componente di rumore non enumerabile tra quelli a frequenza discreta (al contrario di tutti quelli finora enumerati). Analogamente al loading noise, esso si propaga principalmente nel cono sottostante l’elicottero ed `e stato storicamente sempre trattato, data la sua complessit`a, con schemi di tipo empirico [9].

Una classificazione generale delle sorgenti di origine meccanica in ordine di importanza `e la seguente [8]: 1. Il rumore allo scarico del motore a pistoni; 2. Il rumore degli ingranaggi; 3. Il rumore della turbina.

Il rumore di origine meccanica dipende dunque principalmente dal rumore di scarico del motore a pistoni. D’altra parte questo tipo di motore risulta ormai obsoleto, quindi si pu`o affermare che il rumore di origine meccanica sia trascurabile rispetto a quello di origine aerodinamica.

7

Figura 1.1: Schema delle sorgenti del rumore generato da un elicottero [5].

Figura 1.2: Direttivit`a del rumore generato dalle varie sorgenti del rotore principale [5].

8

1.3

Parametrizzazione delle sorgenti di rumore

La formulazione di modelli predittivi del rumore aerodinamico generato dal moto complesso del rotore di un elicottero si basa generalmente sull’equazione di Ffowcs Williams - Hawkings (FW-H) del 1969, che rappresenta la forma pi` u generale dell’analogia acustica di Lighthill [10]. La forma differenziale dell’equazione di FW-H si esprime come: ∂ ∂ ∂2 22 p0 (~x, t) = [ρ0 vn δ(f )] − [li δ(f )] + [Tij H(f )] (1.1) } |∂xi {z } |∂xi ∂xj {z |∂t {z } 1

2

3

dove: p0 (~x, t) = p − p0 `e la variazione di pressione acustica, vn `e la componente della velocit`a locale normale alla superficie della sorgente, δ(f ) e δij rappresentano la funzione delta di Dirac, f = 0 `e la funzione che descrive la superficie della pala, li `e la forza locale agente sul corpo, Tij = ρui uj + (p0 − c20 ρ0 )δij `e il tensore degli sforzi di Lighthill, con ~u e ρ che rappresentano la velocit`a e la densit`a del mezzo (l’aria), c0 `e la velocit`a del suono nel mezzo imperturbato, H(f ) `e la funzione di Heaviside.

I tre termini di sorgente presenti al secondo membro dell’equazione ed indicati rispettivamente con 1, 2 e 3, rappresentano le componenti di thickness noise, associato al termine di monopolo (1), di loading noise, associato al termine di dipolo (2) e di high speed impulsive noise, associato al termine di quadrupolo (3). Questo implica che, mentre i termini di thickness e loading sono associati ad una distribuzione superficiale di sorgenti, il termine di HSI `e associato ad una distribuzione tridimensionale di volume delimitata dalla funzione di Heaviside.

L’equazione 1.1 `e valida nell’intero spazio tridimensionale e pu`o essere risolta utilizzando la funzione di Green δ(g) G(x, t; y, τ ) = 4πr dove g = τ − t + r/c = 0 rappresenta l’equazione della sfera di collasso, con τ e t che rappresentano tempi riferiti rispettivamente alla sorgente e all’osservatore (ipotizzato come stazionario), r = |~x − ~y | `e la distanza tra la posizione ~x dell’osservatore e quella ~y della sorgente. Secondo l’interpretazione geometrica della sfera di collasso, la soluzione dell’equazione g = 0 pu`o essere vista come una sfera centrata nella posizione dell’osservatore e di raggio r che si riduce (collassa, appunto) con l’avvicinarsi del valore di τ a quello di t. Questa interpretazione `e giustificata dal fatto che il tempo t e la posizione ~x riferiti all’osservatore si mantengono fissi durante l’integrazione, mentre variano quelli relativi alla sorgente (Figura 1.3).

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Figura 1.3: Intersezione tra sfera di collasso e pala dell’elicottero [10].

La modellizzazione teorica offerta dall’analogia acustica di Lighthill rappresenta la pi` u nota e utilizzata base su cui sono costruiti gli strumenti di software di predizione del rumore generato da un elicottero, poich´e costituisce uno strumento matematico esatto nei principi, capace di fornire buoni risultati sia da un punto di vista qualitativo che quantitativo. Essa infatti `e in grado di trattare effetti reali utilizzando sorgenti fittizie attraverso l’uso dell’equazione 1.1, che rappresenta il rumore prodotto come la somma lineare di tre diversi contributi. I termini di thickness e loading noise sono calcolati attraverso l’uso di algoritmi numerici molto efficienti e il contributo di HSI, associato al termine di quadrupolo, pu`o essere trattato in maniera indipendente. I modelli basati sull’analogia acustica non richiedono particolare sforzo computazionale in termini di descrizione fluidodinamica dei campi presenti sul dominio. Non sono infatti necessarie informazioni sulla propagazione dell’onda a lunga distanza, ma solo nell’intorno della sorgente [11].

1.4

Cenni sulle misure

Per la realizzazione di misure di rumore riguardanti gli elicotteri `e importante la caratterizzazione temporale del fenomeno, necessaria oltre che per la determinazione del grado di affidabilit`a della misura, anche per una sua corretta descrizione in termini di distribuzione dei livelli di energia per bande di frequenza nel tempo: infatti solo con un’attenta analisi “Tempo-Frequenza” `e possibile comprendere la dinamica dell’emissione acustica di quei fenomeni di rumore e di vibrazione che non si manifestano in modo stazionario nel tempo, ma che evidenziano veloci variazioni di livello come nel caso del sorvolo degli elicotteri.

Un’analisi in frequenza, eseguita come spettro del livello equivalente (Leq ) su un periodo sufficientemente lungo tale da considerare le fluttuazioni tipiche della sorgente dell’elicottero, pu`o sicuramente fornire una precisa indicazione della distribuzione in frequenza

10

Figura 1.4: Profilo nel tempo del rumore globale pesato (A) con costanti Fast e Slow, rilevato durante il sorvolo a bassa quota di un elicottero [17].

dell’energia acustica rilasciata, ma non fornisce alcuna informazione su come questo rumore si sia manifestato nel tempo.

Per comprendere le emissioni in termini di energia sonora come funzione del tempo e della frequenza, `e quindi necessario ricorrere ad altre strategie di analisi, attraverso strumenti che siano in grado di memorizzare una serie di analisi spettrali in modo automatico nel tempo tramite funzioni chiamate Autostore By-Time oppure Fast-Store o anche Multispettri, che svolgono l’acquisizione temporizzata di una sequenza di analisi spettrale in bande di 1/3 d’ottava, 1/12 o anche bande strette con tecnica di analisi FFT. Una modalit`a grafica con cui si possono adeguatamente rappresentare le analisi TempoFrequenza `e quella denominata spettrogramma o sonogramma, ovvero tramite una rappresentazione della sequenza delle varie analisi in frequenza con l’asse delle ascisse scalato in secondi, minuti oppure ore, l’asse delle ordinate con la scala in frequenza ed una scala cromatica (oppure una scala dei grigi) per indicare l’ampiezza dei livelli sonori con classi di livello definibili; per migliorare la lettura del sonogramma `e utile la consultazione di un grafico che, utilizzando la medesima scalatura temporale dell’asse delle ascisse, riporti l’andamento temporale del livello globale.

Come precedentemente detto, nella rappresentazione tramite spettrogramma possono essere utilizzati diversi criteri di analisi in frequenza: vengono ora riportati due esempi di tecniche diverse di analisi riguardo al rumore prodotto dal sorvolo di un elicottero a bassa quota.

Un elicottero che si avvicina al punto di misura, lo sorvola e poi si allontana, produce il seguente tracciato del valore globale di rumore pesato (A) riportato in Figura 1.4: si osservi che il rumore s’innalza gradualmente da circa 50 dB(A)-Fast, fino ad un massimo pari ad 85.3 dB(A)-F (in corrispondenza del passaggio del velivolo sopra al punto di misura) e quindi si riduce velocemente fino a scendere nuovamente sotto i 50 dB(A)-F. In Figura 1.5 viene riportato lo spettrogramma che si ottiene nell’elaborazione dei dati tramite analisi multispettro in 1/3 d’ottava. Dall’osservazione del grafico si possono

11

Figura 1.5: Sonogramma in bande di 1/3 d’ottava, relativo al sorvolo di un elicottero a bassa quota [17].

trarre le seguenti considerazioni [17]: • il rotore principale dell’elicottero costituisce la sorgente sonora principale e nel sonogramma `e individuabile sulla traccia tonale del 1/3 d’ottava dei 20 Hz con armonica a 40 Hz; • il rotore di coda ruota pi` u velocemente e nel sonogramma lo troviamo ancora in forma di componente tonale, in corrispondenza della traccia dei 63 Hz; • il livello di rumore maggiore `e concentrato nell’istante del sorvolo sopra la postazione microfonica intorno alle bande dei 250 - 315 Hz ed `e associabile al rumore di scarico della turbina; • sia la banda tonale dei 20 Hz e la sua armonica sia quella dei 63 Hz mostrano, in corrispondenza del sorvolo sopra alla postazione microfonica, uno spostamento in frequenza di una banda verso il basso a causa dell’effetto Doppler.

Si consideri ora il sonogramma di Figura 1.6, corrispondente ad un’analisi condotta sullo stesso segnale acustico del sorvolo dell’elicottero con tecnica FFT (Fast Fourier Transform), ovvero un multispettro costituito da una serie di analisi in frequenza ottenute con l’algoritmo della trasformata veloce di Fourier. La lettura del sonogramma dell’analisi a banda stretta ci consente di trarre le seguenti osservazioni [17]: • la componente del rotore principale viene individuata alla frequenza di 19 Hz e le componenti armoniche sono ora evidenziate a decine e modulano l’intero segnale.

Nello spettrogramma le armoniche sono evidenziate dalle linee orizzontali, parallele all’asse delle ascisse e con separazione costante (pari appunto ai 19 Hz); • il fenomeno dell’effetto Doppler in corrispondenza del sorvolo della postazione di misura, ovvero lo scivolamento verso il basso in modo proporzionale di tutte le fre12

Figura 1.6: Sonogramma a banda stretta FFT con 800 bande spettrali, relativo al sorvolo di un elicottero a bassa quota [17].

quenze, `e osservabile con netta evidenza ed `e possibile quantizzare lo spostamento in frequenza e risalire quindi alla velocit`a del velivolo; • attorno alle frequenze di 1100 Hz si intravede il rumore di rotazione della turbina; u evidente • appare una insolita modulazione di tutte le componenti in frequenza, pi` in corrispondenza con il sorvolo della postazione microfonica: tale fenomeno `e molto importante in quanto indica una doppia pulsazione prodotta dalle pale del rotore principale.

Risulta evidente come questa tecnica, evidenziando in maggior dettaglio alcune componenti tonali del rumore, permetta di osservare meglio la dinamica di alcuni fenomeni e di rilevarne altri (come quello della rotazione della turbina o delle modulazioni dei componenti in frequenza) che non risulterebbero con metodi diversi di analisi.

Quindi, nonostante in acustica sia usuale l’impiego dell’analisi in 1/3 d’ottava poich`e richiesta dalla normativa specifica, quando si deve condurre uno studio approfondito sul rumore provocato dagli elicotteri pu`o essere utile impiegare criteri di analisi in frequenza anche di tipo FFT in quanto offrono maggiore selettivit`a e flessibilit`a d’indagine.

13

Capitolo 2

Elisuperfici ed eliporti 2.1

Definizione di elisuperficie

La normativa italiana definisce e regolamenta l’uso delle elisuperfici con l’introduzione della Legge n. 518 del 1968 Liberalizzazione delle aree di atterraggio. In particolare, nelle norme di attuazione della legge (D.M. 27 dicembre 1971), si introduce la definizione di aviosuperficie (art. 1): Per aviosuperficie si intende un’area di terreno piana, anche in pendenza, anche a fondo innevato o ghiacciato innevato, non classificata come aeroporto o eliporto, ovvero uno specchio d’acqua, non classificato come idroscalo, avente caratteristiche tali da consentire l’atterraggio o l’ammaraggio e il decollo di determinati tipi di aeromobile.

Successivamente, nell’articolo 1 del D.M. 10 marzo 1988 recante modifiche nel precedente Decreto, si menziona esplicitamente anche la definizione di elisuperficie, come aviosuperficie destinata all’uso esclusivo degli elicotteri.

La definizione di aviosuperficie viene ripresa ed ampliata nel D.M. del 31 ottobre 1997, Metodolgia di misura del rumore aeroportuale, dove, nell’art. 2, si definiscono: • aeromobile: ogni macchina atta al trasporto per aria di persone o cose, da un luogo ad un altro, ad eccezione degli apparecchi utilizzati per il volo da diporto o sportivo [...] ; • aviosuperficie: superficie delimitata da terreno o acqua, inclusa ogni costruzione, installazione ed equipaggiamento, usata in tutto o in parte per l’arrivo, la partenza ed il movimento di aeromobili.

Da queste definizioni emergono alcuni aspetti rilevanti: • L’introduzione della nozione di aviosuperficie istituisce la deroga al principio introdotto dal Codice della Navigazione (R.D. n. 327 del 1942) circa la possibilit`a da parte di aerei ed elicotteri di operare esclusivamente su aeroporti (o eliporti); 14

• La normativa lascia ampia variabilit` a alle localizzazioni potenzialmente idonee per l’atterraggio o il decollo di elicotteri, essendo essi considerati a tutti gli effetti degli aeromobili (e quindi possono accedere a strutture appartenenti al demanio Aeronautico come gli aeroporti e gli eliporti), ma possono esistere anche come apparecchi per il volo da diporto o sportivo (gli elicotteri VDS sono inclusi nell’elenco di cui all’art. 1 comma c) della Circolare Ae.C.I n. 120 bis del 1995); • Nella definizione di aviosuperficie si menziona esplicitamente l’esclusione delle strutture classificate come aeroporti o eliporti, la quale implica una differente regolamentazione sia dal punto di vista progettuale sia da quello gestionale di elisuperfici ed eliporti. Nonostante ci`o, la normativa non specifica completamente ed in maniera assoluta le caratteristiche tecniche delle aviosuperfici (in particolare si vedano i commi a), c), h) dell’art. 4 del D.M. 10 marzo 1988), n´e l’elenco delle tipologie di aeromobili abilitati ad usarle. Ad esempio, esse possono essere utilizzate indifferentemente da aeromobili e da apparecchi per il volo da diporto o sportivo, i quali presentano caratteristiche tecniche e regolamenti di volo completamente differenti, disciplinati dalla Legge n.106 del 1985, Disciplina del volo da diporto o sportivo attraverso il suo regolamento di attuazione emanato con il D.P.R. n.404 del 1988 e le successive modificazioni (D.M. 19 novembre 1991, concernente la classificazione degli apparecchi VDS e il D.P.R. n. 207 del 1993).

Gli eliporti, analogamente a quanto accade nel caso delle elisuperfici, sono definiti sulla base della loro specifica destinazione come aerodromi1 destinati ad accogliere solo elicotteri. Questa definizione, associata a quella di aeroporto2 (descritto come ogni localit`a, sia terrestre che acquea, istituita dallo Stato, destinata anche in via temporanea alla partenza, all’approdo ed allo stazionamento degli aeromobili), induce a definire gli eliporti come un sottoinsieme degli aeroporti.

In generale, non esiste un chiaro metodo di differenziazione fisica tra un piccolo eliporto ed un’elisuperficie. Mentre per`o la disposizione di un eliporto (cos`ı come di un aeroporto) richiede necessariamente l’istituzione da parte del Ministero dei Trasporti, questa non `e richiesta nel caso delle elisuperfici. Le aviosuperfici, infatti, non sono istituite dallo Stato: nel caso di aviosuperfici munite di segnaletica `e sufficiente che le persone fisiche o giuridiche che intendono gestirle ne formalizzino preventivamente l’esistenza (caratteristiche e periodo di gestione previsto) alla Direzione di Circoscrizione Aeroportuale competente che provvede ad inviare una copia della documentazione richiesta (art. 7 D.M. 10 marzo 1988) al Ministero dei Trasporti - direzione generale dell’aviazione civile.

1

Per aerodromo si intende un’area definita sulla superficie del suolo o dell’acqua, comprensiva di eventuali costruzioni, installazioni ed equipaggiamenti, destinata ad essere usata totalmente od in parte per l’arrivo, la partenza ed il movimento al suolo degli aeromobili.

2 Gli aeroporti sono definiti per la prima volta nel Codice della Navigazione (R.D. 30.3.1942, n. 327).

15

Nel caso di aviosuperfici non munite di segnaletica, `e richiesto il solo assenso del proprietario dell’area destinata alla localizzazione dell’aviosuperficie stessa, l’autorizzazione dell’autorit`a amministrativa competente se tale area `e di propriet`a dello Stato o di Ente pubblico (art. 8 D.M. 10 marzo 1988). Nel caso l’aviosuperficie si trovi in area urbana o in prossimit`a di agglomerati urbani `e comunque richiesto il consenso della Direzione di Circoscrizione Aeroportuale di competenza (art. 14 D.M. 27 dicembre 1971).

2.2

Elisuperfici ed uso del territorio

Sebbene nessuna indicazione specifica sia fornita dalla normativa italiana sull’inquinamento acustico generato da elisuperfici, alcuni vincoli generali possono essere individuati dal D.M. 10 marzo 1988, circa la disciplina sulla localizzazione e la gestione di aviosuperfici in relazione alla destinazione d’uso e alla tutela del territorio circostante.

Oltre ai requisiti strutturali, tra la documentazione richiesta al gestore per l’inizio delle attivit`a di un’aviosuperficie munita di segnaletica, `e inclusa anche la dichiarazione del gestore di aver ottemperato alla normativa vigente in materia di uso del territorio e di tutela dell’ambiente (comma d) art. 7), nonch´e il tipo di attivit`a aerea che verr` a svolta sull’aviosuperficie (comma e) art. 7). Nel caso di aviosuperficie non munita di segnaletica, invece, la responsabilit`a del rispetto della normativa vigente in materia di uso del territorio e di tutela dell’ambiente `e demandata unicamente al pilota (art. 8).

In generale, comunque, l’articolo 9 prevede che la scelta, la gestione e l’uso di un’aviosuperficie siano soggette alle restrizioni permanenti o temporanee stabilite dalle competenti autorit`a civili o militari. Inoltre, l’articolo 11 dice che Il pilota svolge le operazioni di volo sulle aviosuperfici sotto la propria responsabilit` a ed `e tenuto, nello svolgimento delle operazioni suddette, a conformarsi alle norme e alle procedure di volo contenute nelle apposite pubblicazioni nazionali e alle eventuali limitazioni e prescrizioni dettate dalle competenti autorit` a e, di seguito: su una determinata aviosuperficie pu` o essere imposta l’adozione di particolari procedure operative, in relazione al traffico aereo che si svolge sull’aviosuperficie stessa ed alla particolarit` a della situazione geografica circostante.

Per quanto riguarda la limitazione del volo nelle ore notturne, essa non `e contemplata a priori nel caso degli elicotteri su elisuperfici munite di segnaletica. In generale le operazioni e le procedure di volo sono assoggettate alle regole del volo a vista.

Dall’analisi della normativa esistente emergono alcune considerazioni: • Nonostante non esista ancora una normativa specifica relativa ai vincoli di tutela del territorio in presenza di un’elisuperficie, esistono i margini legislativi per la definizione di criteri e linee guida atte alla regolamentazione della localizzazione e della gestione delle elisuperfici stesse nell’ambito del loro impatto acustico; 16

• Fatta eccezione al caso delle elisuperfici prive di segnaletica, per le quali la responsabilit`a del rispetto di tali norme `e demandata completamente al pilota, esiste la possibilit`a di dettare criteri per la definizione di procedure antirumore di decollo e atterraggio.

Tuttavia: • Contrariamente a quanto accade nel caso degli aeroporti (L.R. 13 del 2001, art.14 comma 4), la normativa esistente non definisce in maniera chiara gli obblighi del gestore dell’elisuperficie relativi alla comunicazione periodica agli Enti interessati delle informazioni su impatto acustico delle attivit`a, quali la frequenza di utilizzo dell’elisuperficie, il parco apparecchi circolanti, le misure gi`a attuate o previste per la riduzione dell’impatto da rumore nelle aree esterne all’elisuperficie stessa.

Il D.M. 10 marzo 1988 parla infatti di generico “tipo di attivit`a” svolta sull’aviosuperficie, comunicato una volta per tutte dal gestore prima dell’avvio dell’attivit`a stessa. Questo introduce un ulteriore elemento che potrebbe essere regolamentato, al fine di un monitoraggio delle attivit`a e la definizione di scenari aderenti ai contesti specifici in cui le singole elisuperfici sono inserite; • Le procedure di volo sono gestite dai piloti secondo le regole del volo a vista, sotto il controllo della Circoscrizione Aeroportuale competente. Questo implica grande variabilit`a nelle modalit`a di atterraggio e decollo, ma soprattutto allontanamento degli elicotteri.

La costruzione di scenari realistici per la previsione dell’impatto acustico di un’elisuperficie implica dunque la valutazione di casi tipici che tengano conto delle specificit`a d’uso dell’elisuperficie stessa. Tali scenari, assunti come esemplari, devono tenere in conto particolari condizioni dell’ambiente circostante l’elisuperficie stessa (presenza di ostacoli naturali o artificiali, tipologie di decollo e atterraggio per diverse tipologie strutturali di elisuperfici).

2.3

Classificazione delle elisuperfici e degli eliporti

In generale, lo scopo della classificazione degli aerodromi consiste nel fornire criteri uniformi di riferimento, standardizzando le caratteristiche strutturali e costruttive nonch´e la tipologia delle strutture tipiche annesse.

Nel caso specifico, di particolare importanza risulta l’individuazione di tipologie di utenza, gestione e localizzazione di elisuperfici e piccoli eliporti.

A questo proposito, i criteri di classificazione sono molteplici e sovrapposti: la classificazione in base all’utilizzo prevede la distinzione tra aerodromi civili, militari e misti.

Considerata la normativa vigente, tale classificazione risulta superflua, riconducendo l’og17

getto dell’analisi attuale al solo caso delle infrastrutture civili. ` invece significativa la classificazione rispetto al tipo di gestione: gli eliporti rientrano E infatti tra le strutture di propriet`a statale; si distinguono dunque dalle elisuperfici, che possono essere sia pubbliche che private ma comunque soggette ad un differente iter di autorizzazione all’esercizio.

Infine, la classificazione sulla base della destinazione permette di accorpare eliporti ed elisuperfici, in quanto destinate ad uso esclusivo degli elicotteri. Si vedr` a in seguito che, per quanto questo permetta di trattare in maniera congiunta le due problematiche relative al rumore generato e alla tipologia di apparecchi, sono necessarie ulteriori distinzioni legate al traffico previsto, all’estensione della struttura, alle procedure di atterraggio e decollo.

2.3.1

Classificazione vigente delle elisuperfici

Dal punto di vista della normativa italiana, le elisuperfici, in quanto sottoinsieme delle aviosuperfici, sono classificate sulla base di due criteri: • in relazione al loro andamento altimetrico, come “elisuperfici in pendenza” e “elisuperfici non in pendenza” (art. 2 D.M. 10 marzo 1988); • in relazione alla segnaletica esistente, come “elisuperfici munite di segnaletica” e “elisuperfici non munite di segnaletica” (art. 3 D.M. 10 marzo 1988).

La classificazione relativa alla presenza di segnaletica assume importanza per quanto visto nel paragrafo precedente, circa i ruoli e le responsabilit`a della gestione.

La classificazione legata alla pendenza, invece, `e utilizzata soprattutto nella regolamentazione delle caratteristiche strutturali delle aviosuperfici e dei requisiti richiesti ai piloti.

Nello specifico, la normativa preclude l’utilizzo di elisuperfici in pendenza nel caso queste siano ubicate su edifici o manufatti (elisuperfici in terrazza). Questo tipo di classificazione risulta meno significativa ai fini della definizione di criteri generali per la previsione di impatto acustico e la valutazione del clima acustico, con definizione di relativi scenari.

2.3.2

Altri esempi: la classificazione francese

Eliporti ed elisuperfici ad uso civile sono caratterizzati dalla comune esclusivit`a degli apparecchi che le possono utilizzare, ovvero gli elicotteri. Come detto all’inizio di questo capitolo, esistono per`o differenze relative all’intensit` a del traffico previsto, all’estensione dell’infrastruttura e delle strutture annesse, alle manovre di decollo e atterraggio.

A questo proposito, `e interessante l’analisi dei criteri di classificazione proposti dal Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti francese in un documento tecnico sulle caratteristiche di eliporti ed elisuperfici [4], sintetizzati nello schema di Fig. 2.1.

Gli eliporti francesi sono classificati sulla base del tipo di gestione e dell’iter legislativo 18

Figura 2.1: Classificazione qualitativa di eliporti ed elisuperfici in funzione del volume di traffico e del tipo di attivit`a.

previsto per l’ottenimento dell’autorizzazione. Per gli eliporti ministeriali (h´elistations ministeri´elles) non `e prevista alcuna limitazione del volume di traffico, che invece pu`o essere imposta dal Prefetto (ad esempio, per motivi di tutela ambientale) nel caso di eliporti pr´efectorales destinati esclusivamente al trasporto pubblico. In questo caso, la limitazione pu`o prevedere un numero massimo di movimenti annuali pari a 5000 e di movimenti giornalieri pari a 100. Gli eliporti privati, destinati esclusivamente all’uso privato, prevedono invece delle limitazioni a priori sul volume di traffico giornaliero e annuale.

Per quanto riguarda le elisuperfici, queste sono definite in maniera pi` u dettagliata rispetto alla normativa italiana, inserendo alcuni vincoli quantitativi relativi all’utilizzo della struttura. In particolare: • il numero di movimenti annuali `e inferiore a 200; • il numero di movimenti giornalieri `e inferiore a 20.

I riferimenti francesi possono dare utili indicazioni circa gli ordini di grandezza dei volumi di traffico ipotizzabili per alcune tipologie di eliporti ed elisuperfici, al fine di identificare alcuni scenari significativi per l’individuazione dei criteri di valutazione del potenziale impatto acustico.

19

2.4

Procedure di decollo e atterraggio

Per tutto il presente paragrafo (2.4) si fa riferimento al documento [4].

2.4.1

Tipi di decollo di un elicottero

Gli elicotteri devono eseguire le operazioni di decollo e atterraggio secondo modalit`a differenti, a seconda delle loro caratteristiche e prestazioni (con particolare riferimento ` possibile distinguere tre diverse Classi di prestazioni: al peso e alla potenza). E • Classe 1 : operazioni di volo in cui, in caso di avaria ad un motore, l’elicottero `e in grado di offrire, in funzione del momento in cui avviene l’avaria, prestazioni tali da consentire un atterraggio entro la distanza disponibile per la manovra di mancato decollo o continuare il volo in sicurezza verso una idonea area di atterraggio (velivoli a pi` u motori); • Classe 2 : operazioni di volo in cui, in caso di avaria ad un motore, l’elicottero `e in grado di offrire prestazioni tali da continuare il volo in sicurezza, salvo i casi in cui l’avaria dovesse avvenire inizialmente durante la manovra di decollo e prima di un punto definito (TDP: punto di decisione di decollo), o durante l’ultima fase della manovra di atterraggio dopo il punto di decisione all’atterraggio. In entrambi i casi `e richiesto un atterraggio di emergenza (velivoli a pi` u motori); • Classe 3 : operazioni di volo in cui, in caso di avaria ad un motore in qualsiasi fase del volo, un elicottero plurimotore potrebbe non essere in grado di continuare il volo e dovrebbe, cos`ı come accade per i monomotori, effettuare un atterraggio forzato.

I tipi di decollo possibili sono strettamente dipendenti dalla classe di prestazione. Per quanto riguarda la classe 1, si distinguono due tipologie di decollo: • Decollo verticale: un elicottero raggiunge la quota definita dal punto di decisione del decollo con un moto lungo la verticale, accelera ed acquista una velocit`a sufficiente a proseguire il volo in condizioni di sicurezza.

• Decollo all’indietro: l’elicottero raggiunge la quota stabilita tramite un moto all’indietro. A partire da tale quota l’elicottero inverte la sua direzione di volo assumendo una traiettoria in avanti e leggermente inclinata verso il basso che gli permette di acquisire la velocit`a sufficiente al proseguimento del volo.

Si veda a tal proposito la Fig. 2.2, in cui si mostrano esempi delle tipologie di decollo descritte, evidenziando come il velivolo, in caso di danno ad un motore, possa o interrompere la procedura di decollo, se il danno si `e verificato prima del punto di decisione, o continuare il volo con n − 1 motori. Facendo riferimento a tale figura, si definiscono: 20

Figura 2.2: Decollo per procedura verticale (prima figura) e all’indietro (seconda e terza figura) per classe di prestazione 1.

21

• Distanza di decollo richiesta, DD(n−1) (o TODRH: Take-off distance requested helicopter): distanza orizzontale compresa tra il punto di decollo ed il punto su cui `e raggiunta la velocit`a minima alla quale `e assicurata la salita, ad un’altezza dal suolo di 35 ft ed un gradiente di salita positivo, dopo aver subito l’avaria al punto di decisione di decollo e impiegando il motore funzionante nei limiti di potenza approvati (per n-1 motori); • Distanza richiesta per la manovra di mancato decollo, DAA (o RTODRH: Rejected take-off distance required helicopter): distanza orizzontale richiesta compresa fra il punto di decollo e il punto a terra in cui il velivolo completa il volo, dopo l’avaria al motore occorsa al punto di decisione di decollo; • Punto di decisione di decollo, P DD (o TDP: Take-off decision point): punto limite per l’interruzione, in condizioni di sicurezza, della procedura di decollo, in caso di danno al motore.

• Punto di decisione all’atterraggio, LDP (Landing decision point): punto della traiettoria di atterraggio dal quale, nella eventualit` a di avaria ad un motore, pu`o essere completata in sicurezza la manovra di atterraggio o, viceversa, effettuata la manovra di mancato atterraggio.

Dal punto di vista del rumore generato, le due procedure di decollo sono sostanzialmente equivalenti. D’altra parte la procedura all’indietro risulta in alcuni casi vantaggiosa, dal momento che permette il trasporto di un peso maggiore.

2.4.2

Caratteristiche dei profili di decollo e atterraggio

Le Fig. 2.3 e 2.4 rappresentano le viste dall’alto e longitudinale dei profili di decollo e atterraggio per elicotteri per le classi di prestazione 1, 2 (Fig. 2.3) e 3 (Fig. 2.4).

Con FATO si intende l’area di decollo e atterraggio.

Per tutte le classi di performance, la procedura di atterraggio inizia ad una quota di 150 m. La discesa viene effettuata come indicato in figura. La quota della zona finale di atterraggio `e calcolata come l’8% di 245 m, ovvero 19.6 m.

Per quanto riguarda i profili di decollo, esistono delle differenze fra classi di performance: mentre per le classi 1 e 2 la salita avviene con un rateo del 4, 5% in 3330 m, per la classe 3 si distingue una prima zona analoga all’ultima parte dell’atterraggio (salita con un rateo dell’8% fino ad una quota di 19.6 m), seguita da una zona di salita al 15%. La distanza necessaria per la conclusione dell’operazione risulta essere di 1114 m, molto inferiore ai 3330 m necessari per le classi di performance 1 e 2. In entrambi i casi la procedura si ritiene definitivamente conclusa alla quota di 150 m.

22

Figura 2.3: Profili di decollo e atterraggio per elicotteri in classe di prestazione 1 o 2.

23

Figura 2.4: Profili di decollo e atterraggio per elicotteri in classe di prestazione 3.

24

Figura 2.5: Altezza limite degli ostacoli all’interno dell’area di sicurezza.

Figura 2.6: Configurazione dell’area di un eliporto.

2.4.3

Caratteristiche geometriche di un eliporto

Si definisca con LHT la lunghezza fuori tutto dell’elicottero con rotore in azione, considerando come elicottero il modello pi` u penalizzante. In un eliporto si definisce come area di sicurezza una zona laterale all’area dedicata alle operazioni e con larghezza di 0.25 · LHT , con un minimo di 3 m. L’altezza limite degli ostacoli all’interno dell’area di sicurezza si definisce allora come mostrato in Fig. 2.5. Tale definizione `e valida per elistazioni sia di piccole che di grandi dimensioni.

In Fig. 2.6 si mostra una possibile configurazione dell’area di un eliporto nel caso in cui vi siano movimenti simultanei di pi` u elicotteri. DR indica il diametro del rotore.

25

Capitolo 3

Criteri per la valutazione del rumore 3.1

Indicatori acustici

Al fine della valutazione del rumore causato dalle aviosuperfici `e necessario individuare degli indicatori acustici opportuni.

L’allegato alla Delibera Regionale n. VII/8313 dell’8 marzo 2002, Modalit` a e criteri tecnici di redazione della documentazione di Previsione di Impatto Acustico e di Valutazione Previsionale del Clima Acustico, all’articolo 1 relativo a Aeroporti e Aviosuperfici, punto 2, comma d), richiede che “ove calcolabili, vanno individuate le curve di isolivello di 60, 65, 75 LV A sulla base dello scenario a maggiore impatto scelto per la previsione, oppure in alternativa, ove vi fossero pochi movimenti nel busy day, l’indicazione dei livelli di rumore, prodotto dalle attivit` a aeroportuali, previsti in un numero significativo di punti (almeno uno per ogni centro abitato o frazione) interessati dai sorvoli”.

LV A `e definito nel modo seguente: LV A



 N LV A X j 1 = 10 log  10 10 dB(A) N

(3.1)

j=1

dove LV A rappresenta il livello di valutazione del rumore aeroportuale; N `e il numero dei giorni del periodo di osservazione del fenomeno e deve essere pari a 21. Le tre settimane in questione devono essere scelte ciascuna all’interno di determinati periodi e in modo tale da essere quelle di maggior traffico; LV Aj `e il valore giornaliero del livello di valutazione del rumore aeroportuale e precisamente: 26

·

L V Aj

¸ 17 LV An 7 LV Ad 10 10 = 10 log 10 + 10 dB(A) 24 24

(3.2)

dove LV Ad e LV An rappresentano rispettivamente il livello di valutazione del rumore aeroportuale nel periodo diurno (6.00 - 23.00) e notturno (23.00 - 6.00): 

L V Ad

 Nd X SEL j 1 = 10 log  10 10 dB(A) Td

(3.3)

j=1



L V An



  Nn X SEL j 1 = 10 log  10 10  + 10 dB(A) Tn

(3.4)

j=1

dove Td = 61200 s e Tn = 25200 s sono le durate rispettivamente dei periodi diurno e notturno, Nd e Nn sono il numero totale dei movimenti in tali periodi e SELj `e il livello del j-esimo evento sonoro associato al singolo movimento: " Z # µ ¶ t2 p2 (t) 1 T1 Ai SELj = 10 log dt = L dB(A) (3.5) + 10 log Aeq ,Ti T0 t1 T0 p20 in cui T0 = 1 s `e il tempo di riferimento, t1 e t2 rappresentano gli istanti iniziale e finale della misura, pAi (t) `e il valore istantaneo della pressione sonora dell’evento i-esimo ponderata A, p0 = 20 µPa rappresenta la pressione di riferimento e LAeq ,Ti `e il livello continuo equivalente di pressione sonora ponderata A dell’i-esimo evento sonoro.

Da quanto detto, risulta chiaro come l’indice LV A permetta una stima del rumore che tiene conto dell’effettivo maggiore disturbo arrecato alla popolazione esposta durante le ` inoltre evidente la sua utilit`a per la valutazione del rumore prodotto da ore notturne. E strutture caratterizzate da un alto volume di traffico, quali possono essere degli eliporti.

Tuttavia l’utilizzo dell’indicatore LV A risulta inadeguato per la descrizione di strutture quali elisuperfici, caratterizzate da un tipo di traffico sporadico e non costante. Per la valutazione del rumore prodotto da tali aree si ritiene maggiormente adeguato l’utilizzo come descrittori acustici del livello di esposizione sonora SEL (o LAE ) e del livello di rumore massimo LA,F,M ax .

A tal proposito il Consiglio Federale Svizzero, all’interno della modifica all’Ordinanza contro l’inquinamento fonico del 30 Maggio 2001, indica il livello di rumore massimo medio LM AX , calcolato con costante di tempo SLOW, per la determinazione del rumore degli eliporti.

Un ulteriore esempio di utilizzo di LM AX per la valutazione del rumore di un’elisuperficie `e riportato in un documento [6] dell’Hong Kong Environmental Protection Department, 27

relativo al progetto di costruzione di un’elisuperficie temporanea, nella parte relativa alla valutazione dell’impatto acustico.

Altri indici acustici utilizzati sia per la misura del rumore aeronautico sia per quello prodotto da elicotteri sono il Perceived (Tone Corrected) Noise Level TPNL e il suo valore di singolo evento, l’Effective Perceived Noise Level EPNL. La metodologia di calcolo di questi indicatori acustici `e illustrata nell’Annex 16 dell’ICAO [3] e la loro valutazione sperimentale si effettua tramite misure di rumore con tecniche multispettro.

In sintesi, la procedura di elaborazione consiste in primo luogo nel calcolo di un singolo valore di TPNL(τ ) a partire da ciascuno spettro in bande di terza di ottava, con costante di tempo SLOW, campionato ogni 0.5 s. Si costruisce quindi un profilo temporale di valori “istantanei” di TPNL da cui si estrae sia il valore massimo, sia il livello di singolo evento (EPNL) che `e definito in maniera molto simile al SEL, anche se, nel caso dell’EPNL, il tempo di normalizzazione `e pari a 10 s: · ¸ Z τ2 T P N L(τ ) 1 EP N L = 10 log · 10 10 · dτ (3.6) 10 τ 1 Da analisi sperimentali di eventi aeronautici [14], si osserva che la curva del livello sonoro misurato in dB(A) si attesta su valori significativamente pi` u bassi rispetto al profilo del TPNL. Un andamento pi` u prossimo si riscontra invece tra TPNL e livelli ponderati “D”.

I valori di EPNL possono quindi essere stimati con buona approssimazione dal SELD a meno di aggiungere il valore costante medio in dB che separara i valori di TPNL da quelli in dB(D) e sottraendo poi i 10 dB dovuti alla normalizzazione su un tempo di 10 s anzich´e su 1 s. I valori di EPNL possono essere stimati con procedura analoga (anche se di precisione inferiore) a partire dal SELA , tenendo conto di introdurre un valore costante medio superiore e corrispondente alla differenza media fra le due curve temporali. ` importante ricordare che queste stime semplificate non tengono conto della correzione E tonale che per`o in molti casi risulta di modesta entit` a ed induce ad una sottostima di EPNL dell’ordine di 1-2 dB. La stima di descrittori dell’impatto acustico basati sui valori di EPNL, come nel caso del WECPNL - Weighted Equivalent Continuous Perceived Noise Level, anch’esso definito nell’Annex 16 dell’ICAO, si basa sulla valutazione del livello di disturbo medio generato dal numero complessivo degli eventi. Anche in questo caso, dunque, si registra una sostanziale inadeguatezza dell’indicatore nella valutazione dell’impatto acustico generato da strutture, quali le elisuperfici, caratterizzate da eventi sporadici ma, data l’ampia libert`a di localizzazione, potenzialmente fortemente disturbanti per la popolazione esposta.

28

3.2 3.2.1

Parametri di classificazione acustica Classificazione acustica degli elicotteri

La valutazione del rumore generato da un elicottero in funzione delle sue caratteristiche tecniche `e stata effettuata sulla base delle tabelle di certificazione acustica degli apparecchi fornite dalla Federal Aviation Administration (USA) (si vedano le Figure B.1 e B.2 contenute nell’Appendice B).

Nelle tabelle sono riportati i dati tecnici di alcuni modelli di elicottero (costruttore, modello, peso massimo certificato al decollo MTOW e peso massimo certificato all’atterraggio MLW), le caratteristiche del motore (costruttore, modello e numero di motori), le caratteristiche del rotore principale e di quello di coda (costruttore, modello, numero di pale, diametro1 ). Infine, nella tabella di Appendice 10 `e riportato l’EPNL espresso in ` stata condotta una prima analisi sui dati relativi alla certificazione acustica, EPNdB. E per individuare le correlazioni esistenti tra alcune caratteristiche tecniche e il rumore generato. In Figura 3.1 `e rappresentato l’istogramma dei livelli di rumore, rispettivamente in fase di sorvolo, decollo e atterraggio, dei 26 modelli di elicotteri certificati nella tabella di Appendice 10. Questi dati sono stati ordinati per valori crescenti del peso massimo al decollo, a loro volta ordinati per valori crescenti del diametro del rotore principale e, a loro volta, per valori crescenti del diametro del rotore di coda.

Si pu`o dedurre che: • a parit`a di procedure e metodologia di rilevazione del rumore, l’atterraggio produce in tutti i casi livelli di rumore percepito sensibilmente pi` u elevati (con l’eccezione del modello A109E, per il quale i livelli di rumore di atterraggio e decollo si equivalgono); mentre la procedura meno impattante, nella maggior parte dei casi, risulta quella di sorvolo (17 casi su 26); • le inversioni di tendenza, cio`e i casi in cui si ha un livello di rumore di decollo sensibilmente inferiore a quello di sorvolo, sembrano presentarsi nel casi di modelli con caratteristiche intermedie di peso e diametro dei rotori (in particolare i modelli 230 FXD SKD GR e 230 RTR WHL GR, entrambi dotati di due pale sia per il rotore principale che per quello di coda); • da una visione complessiva dei trend emerge una generale, seppure debole, tendenza all’aumento del livello di rumore al crescere del peso e dei diametri dei rotori. Il dato relativo ai diametri dei rotori pu`o essere correlato all’aumento della velocit`a dell’estremit`a della pala (che, a parit`a di velocit`a angolare, aumenta proporzionalmente alla lunghezza della pala stessa), che costituisce una componente rilevante 1

Per diametro del rotore si intende il diametro della circonferenza definita dalle pale in movimento.

29

Figura 3.1: FAA Appendix 10: livelli di rumore in fase di sorvolo (FO), decollo (TO) e atterraggio (AP) di 26 modelli di elicotteri.

nella valutazione del Thickness noise e del colpo d’ala, particolarmente disturbante (si veda il paragrafo 1.2).

Partendo dall’analisi dei dati relativi al SEL di sorvolo raccolti nella tabella di Appendice 11, sono state ricercate altre correlazioni tra le caratteristiche costruttive e il livello di esposizione sonora durante il sorvolo. In particolare, `e stato selezionato un sottoinsieme di elicotteri caratterizzati dallo stesso numero di pale del rotore principale (n=3), essendo questo il tipo di elicotteri con frequenza pi` u elevata. Su di essi sono state analizzate le correlazioni esistenti tra SEL di sorvolo, MTOW e diametro del rotore principale.

I parametri costruttivi scelti non sono risultati particolarmente significativi (si veda Fig. 3.2) ai fini della ricerca di queste correlazioni ed eventualmente della valutazione qualitativa delle componenti di rumore interessate (ad esempio la componente di broadband noise descritta nel paragrafo 1.2, legata al profilo di carico sulla pala e quindi, in prima approssimazione, eventualmente riconducibile al rapporto tra MTOW e diametro del rotore).

La ragione della scarsa significativit`a di questa ricerca `e la mancanza di dati costruttivi come il profilo e la sezione delle pale (parametro fondamentale per la valutazione del thickness noise) e di parametri legati alle procedure di volo, quali l’angolo di inclinazione del piano di rotazione del rotore con l’orizzontale, che influisce in modo determinante sul sistema di forze agenti sulle pale stesse (portanza, forza di attrito) modificando quindi 30

Figura 3.2: FAA Appendix 11: Livello di pressione sonora (SEL) in fase di sorvolo in funzione del peso degli elicotteri (modelli a tre pale del rotore principale).

Figura 3.3: Livelli di rumore in fase di decollo (TO) e atterraggio (AP) e relative distanze previste per alcuni modelli di elicotteri.

la propagazione acustica.

3.2.2

Classificazione acustica delle procedure

I dati di classificazione acustica degli elicotteri pubblicati dalla FAA sono stati incrociati con alcuni dati raccolti dal Dipartimento dei Trasporti francese [4], che fissa alcuni parametri relativi alle lunghezze e alle distanze di decollo e atterraggio definite nei paragrafi 2.4.3 (LHT) e 2.4.1 (DAA, DDn−1 , DA, DDn ). Infine, con D1 e D2 si indicano le dimensioni minime della FATO (si veda il paragrafo 2.4.2) nel caso di decollo e atterraggio in verticale, in classe di prestazione 1, per elisuperfici in terrazza (D1) e al suolo (D2). I dati ottenuti sono raccolti nella tabella di Figura 3.3 e negli istogrammi di Figura 3.4.

Da questi dati `e stato elaborato il grafico di sintesi riportato in Figura 3.5, dove al livello di rumore in EPNdB nelle fasi di decollo e atterraggio sono associate le distanze minime

31

Figura 3.4: Distanze (in alto) e livelli di rumore (in basso) in fase di decollo (TO) e atterraggio (AP) per alcuni modelli di elicotteri.

32

Figura 3.5: Livelli di rumore in fase di decollo (Takeoff) e atterraggio (Approach) di funzione delle distanze di decollo DDn−1 e atterraggio DA.

orizzontali definite per un sottoinsieme di modelli di elicottero.

Dai grafici ottenuti si possono trarre alcune considerazoni generali: • La procedura di atterraggio interessa distanze mediamente inferiori di quella di decollo e si conferma essere pi` u impattante dal punto di vista del livello di rumore LA,F,M ax ; • Si nota una generale proporzionalit`a diretta tra livello di rumore e le lunghezze necessarie per le operazioni di decollo e atterraggio. Da questa semplice considerazione si pu`o dedurre che la definizione di un ipotetico “intorno eliportuale” possa essere supportata dalle conoscenze delle caratteristiche costruttive dell’elisuperficie (o eliporto), dimensionata sulla base di queste lunghezze.

3.3

Indicazioni per la riduzione del rumore

Il rumore generato da un’elisuperficie pu`o costituire motivo di notevole disturbo per la popolazione esposta; si rende dunque necessario in alcuni casi stabilire determinati procedimenti che permettano la riduzione dell’impatto acustico.

Innanzitutto, pur non essendo fissati in generale dei limiti inferiori per il sorvolo degli elicotteri, `e opportuno evitare centri abitati e aree affollate, o stabilire delle distanze minime da persone, veicoli e strutture. Tale regola si rende altres`ı necessaria per motivi di sicurezza. I limiti cos`ı imposti variano a seconda delle caratteristiche della zona e sono stabiliti dagli enti competenti.

33

D’altra parte va sottolineato che esistono dei limiti superiori al volo degli elicotteri, specificati dalla quota massima accessibile per evitare interferenze con le operazioni di arrivo e partenza degli aeroplani.

L’altezza di volo `e inoltre soggetta alle condizioni meteorologiche, alle condizioni di visibilit`a e alle regole di volo a vista (VFR), le quali stabiliscono, tra l’altro, che con l’esclusione delle procedure di decollo e atterraggio, un elicottero non pu` o volare sotto VFR ad un’altezza inferiore ai 300 ft su un’area congestionata [7].

In caso di elisuperfici situate in zone densamente abitate, come specificato all’articolo 7, comma d) del D.M. 10 marzo 1988 (si veda il paragrafo 2.2), `e compito del gestore fornire una valutazione dell’area circostante in modo da individuare eventuali direzioni preferibili per il decollo e l’atterraggio (compatibilmente con le condizioni meteorologiche e, in particolare, di vento) e rotte opportune per la riduzione della popolazione esposta. A tal proposito `e importante specificare dei “corridoi” destinati al volo, in modo da ridurre la dispersione e quindi le dimensioni della zona soggetta ai livelli massimi di rumore [1].

Per quanto riguarda i movimenti notturni, essi devono essere di regola limitati alle operazioni di emergenza.

Durante le fasi di decollo e atterraggio riveste una notevole importanza l’angolo di inclinazione della traccia. Come mostrato in Fig. 3.6, una salita (o una discesa) rapida, cio`e pressoch´e verticale, causa livelli di rumore inferiori ad un’operazione svolta secondo una traiettoria inclinata. Un’operazione cos`ı caratterizzata `e dunque consigliabile, compatibilmente con le caratteristiche dell’elicottero, le condizioni meteorologiche e i rate di salita e discesa mostrati nelle Fig. 2.3 e 2.4 del paragrafo 2.4.2.

3.4

Criteri per la misurazione

` possibile fornire alcune indicazioni circa il posizionamento dei recettori e la tipologia E delle misure da effettuare per il monitoraggio dell’inquinamento acustico prodotto da un elicottero in movimento nei pressi di una elisuperficie.

A tal fine si `e fatto riferimento alle traiettorie definite nel paragrafo 2.4 e ad alcuni standard pubblicati dalla SAE (Society of Automotive Engineers) [2].

In generale, `e bene ricordare che, qualora le misure siano prese in prossimit`a di edifici, lo strumento va posizionato ad 1 metro di distanza dalla superficie riflettente.

3.4.1

Misura del rumore in condizioni di sorvolo

Si considera in sorvolo un elicottero che avanza in direzione orizzontale, ad una quota pari a 500 ft (152,4 m). Per quanto mostrato nel paragrafo 2.4, questo tipo di misura `e finalizzata alla rilevazione del rumore nella zona pi` u distante dall’elisuperficie, identificabile con una fascia di territorio di lunghezza compresa fra i 1000 e i 3500 metri, a seconda 34

Figura 3.6: Esempio di variazione dei livelli di rumore a seconda della procedura di atterraggio effettuata [12].

35

della tipologia di utilizzo dell’elisuperficie stessa (elisuperficie o eliporto) e dalla tipologia del traffico (elicotteri in classe di prestazione 1-2 oppure 3). La misura di LA,F,M ax e del SEL `e effettuata ad una altezza dal suolo pari a 4 ft (circa 1,2 m), lungo la proiezione verticale della traiettoria di volo.

3.4.2

Misura del rumore in condizioni di hovering

Per condizioni di hovering si intende la fase in cui l’elicottero si trova sospeso, in posizione fissa con rotori in azione, ad una quota definita pari a 10 ft (circa 3 metri). Questa condizione si verifica tipicamente all’interno della elisuperficie stessa o nelle sue immediate vicinanze. Anche in questo caso, lo strumento `e posizionato ad una altezza pari a 4 ft dal suolo, ad una distanza orizzontale pari a 500 ft (152,4 m) dall’elicottero. In condizioni di hovering non ha senso parlare di durata dell’evento poich´e l’elicottero pu`o mantenere tale posizione per un tempo indefinito. Questo implica che, in questo caso, venga calcolato solo l’indicatore acustico LA,F,M ax .

Misura del rumore in condizioni di hovering al suolo Ricordando quanto descritto nel paragrafo 1.2 e mostrato in Figura 1.2, se l’elisuperficie si trova in prossimit`a di edifici all’interno di un centro abitato `e opportuno effettuare misure di LA,F,M ax ad altezze differenti rispetto a quella proposta nel caso precedente.

La valutazione delle componenti pi` u disturbanti ad alta frequenza di rotazione delle pale (thickness e HSI ) risulta essere significativa lungo la direzione orizzontale, all’altezza del rotore dell’elicottero in hover e all’interno del primo piano degli edifici adiacenti.

3.4.3

Misura del rumore in decollo in back-up

Sulla base delle traiettorie di decollo in procedura in back-up da un’elisuperficie (si veda la Figura 2.2), deve essere considerata la rilevazione del rumore che si propaga dall’elicottero nella fase di arretramento in salita fino al punto a velocit`a nulla (punto PDD). La misura di SEL ed LA,F,M ax vanno in questo caso effettuate posizionando gli strumenti a quote variabili (a seconda che si tratti di elisuperficie a terra o in terrazza, lo strumento pu`o essere posizionato a 4 ft dal suolo oppure a ad una altezza pari a Helisup (f t) + 4(f t)). Le misure dovranno essere rilevate a distanze orizzontali definite su un arco di circonferenza di raggio minimo pari a 2 · F AT O che, facendo riferimento ai dati raccolti in Figura 3.3, si suppone essere compresa fra i 19 e i 30 metri, al variare del modello di elicottero.

Anche in questo caso, per valutare l’impatto delle diverse componenti del rumore sulla base della loro direzione preferenziale di propagazione, `e consigliata la misura a varie altezze dal suolo nel corso della procedura di decollo, in particolare, in corrispondenza della quota di raggiungimento del PDD.

36

3.4.4

Misura del rumore in decollo verticale

Il decollo verticale, previsto nel caso di eliporto o comunque ogni qualvolta le caratteristiche dell’apparecchio e quelle dell’intorno dell’elisuperficie lo consentano in termini di sicurezza (assenza di ostacoli o nuclei abitativi nelle immediate vicinanze), non prevede la fase di arretramento. L’elicottero si alza verticalmente e poi avanza fino al raggiungimento della quota di 35 ft (10,7 m). Ricordando le definizioni date nel paragrafo 2.4.1, la distanza orizzontale percorsa in questa fase `e la DDn−1 , che pu`o variare tra i 200 e i 400 m. Le misure di SEL ed LA,F,M ax , in questo caso, vanno raccolte su recettori posizionati lungo le due fasce di territorio parallele alla traiettoria di decollo e alla pista eliportuale per una lunghezza pari alla DDn−1 massima prevista. Facendo riferimento alle Figure 2.3 e 2.4, la larghezza di ciascuna delle due fasce interessate dalle misure pu`o essere indicativamente fissata pari a 90 m misurati a partire dal termine dell’area di sicurezza, di larghezza d (si veda il paragrafo 2.4.3 e le relative Figure). La definizione dell’intorno eliportuale pu`o essere effettuata attraverso misure a distanze progressive nelle due direzioni ortogonali alla traiettoria dell’elicottero.

3.4.5

Misura del rumore in atterraggio

Come rilevato dall’analisi dei dati riportati nelle Figure 3.1 e 3.5, la procedura di atterraggio `e quella che presenta le maggiori criticit`a da un punto di vista dei livelli di rumore esterni. Tuttavia l’atterraggio in verticale richiede distanze orizzontali mediamente inferiori, legate al fatto che il passaggio dalla quota di sorvolo al suolo avviene mediante traiettorie successive maggiormente inclinate rispetto a quelle di decollo. I recettori per il monitoraggio del rumore prodotto, dunque, potrebbero essere distribuiti su un’area ` anche vero che, in pi` u ridotta rispetto a quella interessata dalle operazioni di decollo. E fase di atterraggio con avvicinamento al suolo graduale, le componenti di thickness noise tendono a propagarsi verso il terreno (a causa dell’inclinazione del piano di rotazione delle pale) e che quindi, ai fini di una maggiore tutela dell’ambiente esposto, si possono considerare le stesse dimensioni suggerite nel caso di decollo.

37

Capitolo 4

Modelli per la propagazione del rumore 4.1

Parametri necessari per valutazioni di impatto

Le previsioni di impatto acustico relative al rumore generato da elicotteri possono essere effettuate tramite l’utilizzo di software di simulazione. Tali modelli devono fornire come output dati relativi al rumore generato dalle operazioni in questione. In particolare, come discusso nel paragrafo 3.1, si ritiene utile la stima degli indicatori acustici LA,F,M ax o SEL nel caso di elisuperfici, mentre per gli eliporti assume rilevanza l’indicatore LV A . I dati di input devono consistere in un certo numero di parametri, al fine di rappresentare correttamente gli scenari richiesti. I parametri necessari per il calcolo del rumore generato da elicotteri sono sintetizzati di seguito: • Dati relativi all’elisuperficie Riguardano la descrizione particolareggiata dell’elisuperficie, con particolare riferimento a caratteristiche quali l’altitudine, la definizione della pista e il suo posi` necessario inoltre fornire dati topografici della zionamento nell’area circostante. E zona in esame (tipo di terreno, eventuali ostacoli alla propagazione del suono e tipologia di utilizzo delle aree circostanti la pista).

• Dati relativi agli elicotteri ` necessario conoscere le tipologie di velivoli operanti in un eliporto e il relativo E numero di operazioni. Una possibile classificazione pu`o essere effettuata in base al valore di RPM. I dati relativi agli elicotteri devono contemplare caratteristiche tecniche quali il numero e la tipologia dei rotori e il peso.

• Dati relativi alle condizioni meteorologiche Lo studio di uno scenario richiede la conoscenza dei valori medi di temperatura e di umidit`a relativa, fattori importanti per il calcolo dell’impedenza acustica e necessari 38

dunque per la conoscenza delle condizioni di assorbimento atmosferico del suono. ` inoltre necessario disporre di informazioni relative alla pressione atmosferica e E alla direzione e velocit`a del vento.

• Dati relativi ai profili di volo Per ogni tipologia di elicottero devono essere definiti dei profili di decollo, sorvolo e atterraggio. A tal fine rivestono notevole importanza fattori quali il peso e la velocit`a del velivolo, nonch´e l’altezza dello stesso sull’eliporto.

4.2

HNM Heliport Noise Model

Heliport Noise Model `e un programma di simulazione dell’impatto acustico provocato dalle operazioni di decollo, sorvolo e atterraggio effettuate nelle vicinanze di un eliporto.

Esso `e basato sul software Integrated Noise Model (INM) della Federal Aviation Administration (FAA), utilizzato per valutazioni di impatto acustico degli aeroporti, e differisce da esso in quanto risolve la maggiore complessit`a delle attivit`a di volo degli elicotteri rispetto a quella degli aeromobili.

Per tutta la sezione ci si riferisce al documento [15].

4.2.1

HNM Input - Parametri

Per la valutazione dell’impatto acustico di un’elisuperficie, `e necessario specificare dati relativi alla descrizione dell’eliporto stesso e dell’attivit`a ad esso associata. Tali parametri sono: • Altitudine e temperatura dell’eliporto; • Definizione dell’eliporto; • Definizione delle tipologie di elicotteri e data base del relativo rumore; • Profili di decollo, atterraggio e sorvolo degli elicotteri; • Descrizione delle operazioni e delle tracce di decollo; • Descrizione delle operazioni e delle tracce di atterraggio; • Descrizione delle operazioni e delle tracce di taxi.

I dati minimi richiesti per un caso di studio consistono nell’altitudine, temperatura e definizione dell’eliporto, e nella descrizione dei profili, delle tracce e del numero di operazioni di almeno un tipo di elicottero.

39

Altitudine e temperatura dell’eliporto Come detto, per la definizione di un caso di studio `e necessario fornire l’altezza sul livello del mare (in piedi - ft) e la temperatura giornaliera media dell’eliporto nel periodo in esame. Spesso gli scenari richiedono la temperatura media annuale.

Le informazioni relative alla temperatura e all’altitudine sono utilizzate per il calcolo della correzione dell’impedenza acustica atmosferica.

Definizione dell’eliporto ` necessario definire un sistema di riferimento cartesiano mediante il quale posizionare E l’eliporto nella regione circostante.

Inoltre, a seconda delle caratteristiche del terreno, il suono pu`o propagare in modo differente: `e dunque necessario caratterizzarne la tipologia. Il Data Base di HNM contiene tipicamente dati relativi alla propagazione del suono su terreno assorbente.

Definizione delle tipologie di elicotteri e data base del relativo rumore Il Data Base di HNM contiene, per diverse tipologie di elicotteri, dati relativi al peso massimo, al valore di RPM del rotore e al rumore generato. In particolare esso fornisce insiemi di dati relativi al rumore di sette modi operazionali: quattro per operazioni sostanzialmente stazionarie e tre per operazioni di moto. Tutti i dati di rumore consistono in tabelle di livelli di esposizione sonora (SEL) pesati A, a otto distanze fra i 200 e i 10000 ft.

Profili di decollo, atterraggio e sorvolo degli elicotteri HNM utilizza tre tipi di profili: • Profilo di decollo (Fig. 4.1/A); • Profilo di atterraggio (Fig. 4.1/B); • Profilo taxi (Fig. 4.2).

Per ogni segmento del profilo di volo `e necessario specificare il tipo di operazione, la distanza del punto dall’inizio dell’operazione, l’altezza sopra l’eliporto e la velocit`a nel punto considerato oppure, per operazioni statiche, la durata in secondi dell’operazione nel punto.

Ogni profilo deve contenere un numero di segmenti compreso fra tre e quattordici.

40

Figura 4.1: Profili di decollo e atterraggio.

Descrizione delle operazioni e delle tracce di decollo, atterraggio e taxi Le tracce di decollo, atterraggio e taxi sono definite dalle informazioni necessarie a modellizzare la proiezione a terra della traiettoria di volo, partendo da un punto di riferimento sull’elisuperficie.

Ad ogni eliporto sono associate diverse tracce per ogni tipo di operazione.

In HNM una traccia `e costituita da una successione di segmenti o archi, con i tratti iniziali e finali che devono essere segmenti. In particolare, il primo segmento delle operazioni di “taxi” deve avere inizio in un’elisuperficie (o in una pista di parcheggio) mentre l’ultimo segmento deve terminare in una pista di parcheggio (o in un’elisuperficie).

L’esposizione totale `e calcolata sommando i livelli di rumore associati ad ogni segmento.

HNM pu`o fornire come output la valutazione dell’indicatore LV A ; in tal caso `e necessario fornire come dati di input il numero medio di operazioni nel periodo diurno e in quello notturno, dove per periodo diurno si intende la fascia oraria tra le ore 7:00 e le 22:00, mentre per periodo notturno si intende la fascia tra le 22:00 e le 7:00. Tale distinzione `e di notevole importanza dal momento che, al fine del calcolo dei livelli di rumore, le operazioni notturne apportano un contributo maggiore di quelle diurne, per tenere conto del maggiore disturbo arrecato in tali ore alla popolazione esposta.

41

Figura 4.2: Profili di taxi.

42

4.2.2

HNM Output

L’output di HNM consiste nella descrizione di indicatori acustici del livello di pressione sonora nelle vicinanze di un eliporto e nelle relative curve di isolivello. Tali livelli possono essere espressi in termini di LA,F,M ax , SEL e Ldn , ovvero Day-Night Average Sound Level (DNL). Ldn `e una misura dell’energia sonora totale calcolata in un dato recettore in un periodo di tempo di 24 ore; esso tiene conto del contributo notturno (fra le ore 22:00 e 7:00) penalizzandolo di 10 dB, in modo da valutare il maggiore disagio arrecato alla popolazione in tali ore.

I dati di output di HNM possono essere rappresentati in forma grafica tramite le curve dei livelli di rumore nell’intorno dell’eliporto.

4.2.3

HNM Data Base

Il Data Base di HNM nella versione 2.2 contiene dati che permettono di conoscere le caratteristiche direzionali di 18 elicotteri. Tali informazioni sono espresse in termini di angoli di elevazione e consistono in tre insiemi (centrale e laterali destra e sinistra) di dati di sound exposure level (SEL). I dati centrali sono corretti per angoli di elevazione di 90 ◦ C, mentre quelli laterali per angoli di 45 ◦ C. I dati di noise-distance per l’atterraggio sono relativi ad angoli di discesa di 6 ◦ C, in accordo con le procedure definite dall’International Civil Aviation Organisation (ICAO), dove i dati sono riportati per diverse velocit`a.

I valori relativi a procedure di sorvolo sono basati su livelli di volo ad una quota nominale di 500 ft e ad una velocit`a media fra quelle misurate. I dati relativi a velocit`a diverse sono calcolati aggiungendo ai valori tabulati una correzione ∆dB: ∆dB = B0 + B1 (Mt − Mtref ) + B2 (Mt − Mtref )2

(4.1)

dove: B0 , B1 e B2 sono costanti di una regressione polinomiale calcolata sui dati esistenti e contenute nel Data Base; Mt `e la velocit`a dell’estremit`a della pala del rotore durante il moto di avanzamento; Mtref `e la velocit`a dell’estremit`a del rotore principale, al valore di RPM di riferimento.

4.3

Rotorcraft Noise Model RNM

Rotorcraft Noise Model (RNM) `e un programma di simulazione sviluppato dal NASA Langley Research Center e dal Wyle Laboratory. Esso descrive la propagazione del suono generato da un elicottero attraverso l’atmosfera, tenendo conto della sovrapposizione 43

delle sorgenti di rumore al livello dei recettori posti a terra, per operazioni sia multiple che singole e si distingue da HNM (paragrafo 4.2) per il maggiore dettaglio della modellizzazione delle operazioni.

RNM calcola i livelli di rumore al recettore o su una griglia uniforme esprimendolo tramite diverse metriche. Le operazioni di volo sono definite dalla tipologia e dal numero di velivoli e dai loro profili di volo.

RNM permette inoltre la descrizione degli effetti della propagazione del suono su diversi tipi di terreno, per i quali varia l’impedenza acustica.

Il modello di propagazione assume che i tratti di volo siano segmenti o archi e che il vento sia assente. Esso tiene inoltre conto della divergenza sferica, dell’assorbimento atmosferico, della riflessione e attenuazione del suolo, dello shift di frequenze dovuto all’effetto Doppler e della differenza di fase fra i raggi diretti e riflessi.

Per questa sezione si fa riferimento al documento [12].

4.3.1

Input RNM

I file letti in input da RNM sono quelli che definiscono la griglia di analisi, le operazioni di volo, le caratteristiche dell’elisuperficie, le sorgenti sonore e le opzioni di analisi. Sono inoltre richiesti le traiettorie di volo, i parametri computazionali e le condizioni operati` definito un sistema di riferimento cartesiano e per ogni punto sono quindi definite ve. E le coordinate, la velocit`a del velivolo, gli angoli di yaw, attack, roll, tiltrotor nacelle e i profili di volo.

Parametri necessari per la descrizione della propagazione sonora in atmosfera sono la pressione, la temperatura e l’umidit`a relativa. Infatti la velocit`a sonora `e calcolata dai dati di temperatura tramite la legge dei gas ideali, mentre i coefficienti di assorbimento atmosferico sono calcolati sulla base dell’umidit`a relativa tramite i metodi descritti dall’ANSI (American National Standards Institute). La velocit`a del suono e i coefficienti di assorbimento sono calcolati per diverse altezze a intervalli di 1000 ft.

4.3.2

Propagazione

I dati di input vengono processati dal modulo di propagazione che costruisce gli spettri di rumore nella posizione del recettore come funzione del tempo, sommando sulla base del loro momento di arrivo i vari contributi propagati indipendentemente.

I livelli sonori ad una distanza r dalla sorgente possono essere espressi come una somma di contributi riconducibili alla divergenza sferica, all’assorbimento atmosferico, agli effetti del vento e alla riflessione e attenuazione del suono. Questo concetto si traduce matematicamente nella seguente formula: L(r) = L(r0 ) + Aspread + Aatm + Agrd + Awind + Atopo dove: 44

(4.2)

L(r0 ) `e il livello di rumore ad una distanza r0 dalla sorgente; Aspread `e la perdita dovuta a divergenza sferica, calcolata per sorgente puntiforme; Aatm `e l’assorbimento atmosferico come da metodo ANSI/ISO; Agrd `e la perdita per riflessione e attenuazione al suolo. La superficie terrena `e caratterizzata come un’impedenza acustica complessa. L’algoritmo considera lo shift di frequenze dovuto ad effetto Doppler, basato sulla velocit`a e direzione dell’elicottero relativamente al recettore; Awind rende conto dell’attenuazione o amplificazione dovuta alla presenza di vento tra sorgente e recettore. Nel 2002 questo termine era contemplato da RNM solo a livello di progetto futuro; Atopo `e l’attenuazione dovuta alla topografia dell’area in esame. Eventuali barriere possono infatti assorbire o riflettere il suono. In realt`a RNM tratta in un unico termine Atopo e Agrd .

Al fine della propagazione, RNM assume che i raggi siano rettilinei e che il vento sia assente. I gradienti di temperatura presenti in atmosfera vengono modellizzati usando la media pesata delle velocit`a sonore e i coefficienti di assorbimento dell’aria calcolati precedentemente. Il termine L(r0 ) `e calcolato interpolando i dati provenienti dal profilo di emisfero tipico delle caratteristiche sonore dell’evento in esame.

4.3.3

Output RNM

RNM pu`o fornire diversi tipi di output: la time history per un evento di rumore in un singolo punto di osservazione come i livelli di rumore espressi secondo diverse metriche.

I risultati consistono in un file il cui formato pu`o essere importato in un Geographical Information System (GIS).

4.4

Altri modelli

Oltre ai gi`a citati HNM e RNM, esistono diversi modelli di predizione del rumore generato dal moto di un elicottero.

In particolare `e possibile citare due modelli, sviluppati dal NASA Langley Research Center (Hampton, VA), che si fondano sull’utilizzo dell’equazione di FW-H (eq. 1.1): • WOPWOP, usato per la previsione delle componenti a frequenza discreta del rumore da rotore (thickness e loading noise). Questo strumento offre la possibilit`a di effettuare valutazioni acustiche di traiettorie di volo in avanti e in hovering, nel caso di osservatore sia stazionario che in moto. Tale modello richiede l’utilizzo in input 45

di dati di carico (loading) di tipo analitico, computazionale o sperimentale. Esso d’altra parte non permette la valutazione dell’high speed impulsive noise, poich´e il termine di quadrupolo dell’equazione di FW-H viene trascurato; • WOPWOP+, `e sostanzialmente identico al WOPWOP, tranne per il fatto che include il calcolo del HSI, introducendo il termine di quadrupolo.

46

Capitolo 5

Criteri per l’analisi previsionale di impatto acustico Obiettivo finale di questo lavoro `e quello di delineare un percorso per la valutazione previsionale dell’impatto acustico delle elisuperfici e degli eliporti riorganizzando, secondo un percorso metodologico di sintesi, tutti gli elementi introdotti.

5.1

Soggetti attivi coinvolti

Dall’analisi della normativa vigente, emerge che i soggetti attivi coinvolti nella generazione di impatto acustico da elisuperfici sono: • il gestore, privato cittadino (nel caso di elisuperfici) o societ`a privata che attualmente ha il solo obbligo, al fine di ottenere l’autorizzazione all’esercizio, di dichiarare il rispetto della normativa vigente in ambito di tutela dell’ambiente sul territorio interessato dall’elisuperficie. In prospettiva, `e possibile pensare di richiedere al gestore l’imposizione di alcuni vincoli sull’utilizzo della elisuperficie legati, ad esempio, al tipo di apparecchi autorizzati al decollo e all’atterraggio, alle direzioni di decollo e atterraggio, agli orari di esercizio (a questo proposito, esiste l’interessante esempio tedesco dell’introduzione delle bandiere blu agli aeroclub che introducono norme di mitigazione e controllo dell’inquinamento acustico); • il pilota che, secondo le regole previste dal VFR e nel caso di elisuperficie non dotata di segnaletica, ha la responsabilit`a di rispetto delle norme esistenti in materia di tutela ambientale del territorio. A questo proposito, esistono gi`a alcuni segnali dell’esigenza di una regolamentazione pi` u dettagliata nell’ambito del volo a vista, ai fini della tutela del territorio in termini di impatto acustico. A questo proposito,

47

`e interessante la proposta della FAI circa l’imposizione di rotte di minor disturbo anche in ambito VFR. Inoltre, nel caso degli eliporti, in quanto infrastrutture istituite dallo Stato: • la societ` a di gestione, che, analogamente al caso degli aeroporti, fra gli altri oneri ha l’obbligo di fornire periodicamente le informazioni relative all’impatto acustico generato dall’infrastruttura e ha la facolt`a di imporre vincoli specifici, atti alla mitigazione del rumore, su rotte preferenziali e procedure di decollo e atterraggio degli apparecchi.

5.2

Formulazione degli scenari

La formulazione di scenari attendibili costitusce un elemento critico nell’ambito della valutazione previsionale dell’impatto acustico di una elisuperifcie. La grande variabilit`a della tipologia delle strutture e della modalit`a del loro utilizzo impone necessariamente l’utilizzo di parametri generali nella definizione di contesti specifici, che devono essere verificati caso per caso.

I parametri generali che vanno presi in considerazione sono: • Coordinate dell’elisuperficie, per permetterne la localizzazione geografica; • Tipo di elisuperficie, ai sensi della classificazione prevista dalla normativa (con o senza segnaletica, in pendenza o non in pendenza, in terrazza o al suolo) al fine di individuare il regime di gestione e i soggetti responsabili del rispetto dei vincoli, anche sulla base delle sue caratteristiche costruttive (che, come emerge dallo studio fatto, influenzano indirettamente l’impatto acustico attraverso le differenti dimensioni delle piattaforme, aree di sicurezza, procedure di decollo e atterraggio, l’accesso di alcune tipologie di apparecchi); • Tipi di utilizzo dell’elisuperficie e uso prevalente; • Volume di traffico giornaliero, mensile, annuale; • Massima frequenza di decolli e atterraggi giornaliera; • Tipologia degli apparecchi riconducibile alle loro caratteristiche acustiche, come da tabelle di certificazione ICAO; • Frequenza di decollo e atterraggio delle diverse tipologie di apparecchi; • Regime di volo utilizzato (VFR, IFR), al fine di definire le direzioni di decollo e atterraggio e la possibilit`a di regolamentare le rotte;

48

Accanto ai parametri generali, devono essere prese in considerazione le caratteristiche del territorio in cui dovrebbe essere insediata l’elisuperficie: • Destinazione d’uso del territorio (area urbana residenziale, industriale, area extraurbana soggetta a vincoli ambientali, ecc.). La compatibilit`a della destinazione d’uso deve essere verificata in relazione alla sovrapposizione di tutti i vincoli esistenti imposti dai piani territoriali e regolatori che includono l’area in esame, in particolare deve essere considerata la classificazione acustica del territorio comunale; • Orografia del terreno circostante e sue caratterstiche in termini di capacit`a di assorbimento delle onde sonore; • Meteorologia, come la temperatura dell’aria, la velocit` a e la direzione prevalente del vento, parametro fondamentale per individuare la direzione di decollo e atterraggio di elicotteri, che, a meno di indicazioni particolari, si effettua sempre controvento; • Censimento del territorio esposto, ovvero un elenco descrittivo e quantitativo delle strutture antropiche e naturali presenti all’interno di un raggio di misura definita, ma variabili in funzione della tipologia dell’elisuperficie stessa e del suo utilizzo prevalente. In altre parole, occorre definire una funzione che determini il raggio di influenza della elisuperficie sul territorio esposto in funzione dei parametri generali citati sopra; • Distanze minime dagli ostacoli e loro altezza per l’individuazione dei punti di massima esposizione e dei vincoli fisici alle traiettorie di decollo e atterraggio.

5.3

Parametri costruttivi degli apparecchi

La classificazione acustica degli elicotteri riveste un ruolo importante al fine di stabilire gli scenari che caratterizzano l’elisuperficie e l’area di influenza sul territorio esposto. I parametri costruttivi che incidono sulla generazione del rumore aerodinamico (che, come mostrato nel rapporto, costituisce la componente significativa) sono: • potenza dei motori che influisce sulla classe di prestazione dell’elicottero e, di conseguenza, sulla modalit`a di decollo e atterraggio; • profilo delle pale; • frequenza di rotazione delle pale; a dell’estremit` a delle pale; • velocit` 49

• angolo di inclinazione del rotore principale, che influisce soprattutto nella direzione di propagazione del rumore.

5.4

Indicatori di impatto acustico

Gli indicatori di impatto acustico utilizzati nel caso della valutazione del rumore aeroportuale possono rivelarsi inadeguati nel caso delle elisuperfici. Alla stima del livello di rumore definito in funzione della frequenza e della durata degli eventi giornalieri e mensili `e necessario affiancare o, in alcuni casi, sostituire indicatori pi` u rappresentativi di eventi singoli, sporadici e isolati ma particolarmente disturbanti a causa dell’estrema vicinanza dell’infrastruttura al soggetto esposto e all’estrema flessibilit`a della localizzazione delle elisuperfici nel territorio. ` prioritaria l’elaborazione di un indicatore adeguato oppure l’utilizzo (come previsto E dalla legislazione di altri Paesi) di indicatori di livello istantaneo massimo, quale il LA,F,M ax .

5.5

Rilevamento delle misure di rumore

I criteri suggeriti per la misurazione del rumore nei pressi di un’elisuperficie variano a seconda delle condizioni in cui si trova l’elicottero e sono definiti sulla base delle considerazioni elaborate nel rapporto. Accanto ad esse, si deve comunque fare sempre riferimento alle indicazioni fornite dall’ICAO (a questo proposito, si veda [3], capitolo 8) circa le procedure standard di misurazione del rumore prodotto da elicotteri al fine della certificazione acustica: • Sorvolo: misura di LA,F,M ax e SEL posizionando lo strumento ad una altezza dal suolo pari a 4 ft (circa 1,2 m), lungo la proiezione verticale della traiettoria di volo.

• Hovering: misura di LA,F,M ax ad una altezza pari a 4 ft dal suolo, ad una distanza orizzontale pari a 500 ft (152,4 m) dall’elicottero; solitamente si effettua la misura con l’elicottero in posizione fissa a 10 ft (circa 3 m), ma pu`o essere opportuno anche ad altezze minori nel caso l’elisuperficie sia molto vicina ad edifici.

• Decollo in Back-up (all’indietro): misura di LA,F,M ax e SEL posizionando gli strumenti a distanze orizzontali pari ad almeno 2 · F AT O (tra i 19 e 30 metri a seconda del modello di elicottero) ed a quote variabili a partire da 4 ft; `e consigliato effettuare una misura anche nel punto corrispondente all’altezza del raggiungimento del PDD (velocit`a nulla).

• Decollo Verticale: misura di SEL e LA,F,M ax posizionando i recettori lungo le due fasce di territorio (lunghe tra i 200 e i 400 metri e larghe all’incirca 90 metri 50

a partire dalla fine dell’area di sicurezza), parallele alla traiettoria di decollo e che partono nel verso di direzione dell’elicottero.

• Atterraggio: vengono usati gli stessi criteri per la misurazione del rumore nella fase del “decollo verticale”, utilizzando fasce di territorio di medesima dimensione rispetto alle precedenti.

5.6

Modalit` a di sorvolo e procedure di decollo e atterraggio

Nel paragrafo 2.4 si `e effettuata una descrizione delle procedure di decollo e atterraggio, evidenziando come esse dipendano dalle caratteristiche dell’elicottero. In base agli elementi emersi `e possibile fornire delle indicazioni relative alle modalit`a di svolgimento delle operazioni, al fine di ridurre il disturbo arrecato alla popolazione esposta, come sintetizzato di seguito: • Se possibile evitare centri abitati e aree affollate, altrimenti gli enti competenti devono imporre distanze minime da persone, veicoli e strutture, in base alle caratteristiche dell’area.

• I limiti inferiori di sorvolo sono in generale inesistenti; i limiti superiori sono fissati dalla quota massima accessibile al fine di evitare interferenze con le operazioni di arrivo e partenza degli aeroplani.

Si tenga presente che la quota di sorvolo `e fortemente dipendente dalle condizioni meteorologiche, dalle condizioni di visibilit`a e dalle regole di volo a vista (VFR), le quali stabiliscono l’interdizione al volo in regime visuale sotto i 300 ft in aree congestionate.

• Il gestore ha il compito di fornire una valutazione dell’area circostante un’elisuperficie situata in zona densamente abitata, al fine di individuare eventuali direzioni preferibili per il decollo e l’atterraggio (compatibilmente con le condizioni meteorologiche e, in particolare, di vento) e rotte opportune per la riduzione della popolazione esposta (articolo 7, comma d) del D.M. 10 marzo 1988, si veda il paragrafo 2.2). A tal fine `e opportuno individuare dei “corridoi” destinati al volo, in modo da ridurre la dispersione delle rotte e quindi le dimensioni della zona soggetta ai livelli massimi di rumore [1].

• I movimenti notturni devono essere di regola limitati alle operazioni di emergenza.

• Una sensibile riduzione del rumore `e ottenibile variando l’angolo di inclinazione della traccia durante le fasi di decollo e atterraggio: procedure condotte in maniera pressoch´e verticale (compatibilmente con le caratteristiche dell’elicottero e con le

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condizioni meteorologiche) causano livelli di rumore inferiori ad operazioni svolte seguendo traiettorie inclinate.

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Appendice A

Elenco delle aviosuperfici in Lombardia In un documento dell’agosto 2003, ENAC (Ente Nazionale per l’Aviazione Civile) fornisce una classificazione e un elenco delle aviosuperfici in Italia.

Tale elenco, relativamente alla regione Lombardia, `e riportato in Fig. A.1. Nella tabella si distinguono le aviosuperfici dalle elisuperfici e dalle idrosuperfici, indicandole rispettivamente con le lettere A, E, I. Per ogni scalo `e fornito il nominativo, la localit`a in cui `e situato, le coordinate, le dimensioni in metri, il tipo di pavimentazione, il tipo di attivit`a (turistica, scolastica, sportiva, lavorativa, privata, soccorso, protezione civile), il nominativo del gestore con relativo recapito telefonico.

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Figura A.1: Elenco delle aviosuperfici in Lombardia.

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Appendice B

Tabelle FAA di classificazione acustica degli elicotteri Di seguito sono riportate le tabelle di classificazione acustica degli elicotteri contenute nelle Appendix 10 e Appendix 11 del Electronic Code of Federal Regulation, della Federal Aviation Administration (USA).

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Figura B.1: Certificazione acustica degli elicotteri - FAA Appendix 10.

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Figura B.2: Certificazione acustica degli elicotteri - FAA Appendix 11.

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[10] Kenneth S. Brentner. An efficient and robust method for predicting helicopter rotor high speed impulsive noise. Technical report, NASA Langley Research Center, 1996.

[11] Kenneth S. Brentner. Helicopter rotor noise prediction: Background, current status, and future direction. Technical report, NASA Langley Research Center, 1997.

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