Sezione 5: ottimizzare la propria esperienza di volo

Nota:  Un sostanziale contributo a questa sezione della dispensa è stato apportato dal Dott. Jim Yates, cattedratico di audiologia alla John A. Burns School of Medicine dell'Hawaii University e titolare della Hawaii Audiology Associates.

Nelle precedenti sezioni di questa dispensa si sono discusse la cancellazione attiva del rumore ed i fattori tecnici specificatamente collegati alle cuffie per aviazione generale. Si è parlato del funzionamento del sistema attivo, di quanto sia difficile ottenere livelli ottimali di cancellazione e di come rendere il sistema più efficiente per lo spettro di rumore di un aeroplano. Si sono anche trattati elementi di anatomia e fisiologia della testa dell'uomo e delle difficoltà che si incontrano nel progettare una cuffia realmente comoda.

Naturalmente, come in qualsiasi altro aspetto del volo, la sicurezza e la protezione del pilota e dei passeggeri è prioritaria, la comodità passa quindi in secondo piano. Sebbene la storia del volo vada indietro ormai di quasi un secolo, la coscienza degli effetti del rumore dell'aeroplano sull'udito è relativamente recente . Abbiamo tutti sentito la massima: "Ci sono piloti anziani e ci sono piloti imprudenti, ma non ci sono piloti anziani imprudenti". Alla fine potremmo tranquillamente aggiungere: " ... e molto pochi con un udito normale!" Infatti, al tempo degli abitacoli aperti e delle controventature in cavo metallico, i piloti volavano senza alcuna protezione acustica, danneggiando gradualmente quell'udito di cui avevano un assoluto bisogno per la loro sicurezza in volo! Si dice che il test "del sussurro", che è ancora oggi eseguito in medicina aeronautica, tragga le sue origini nella necessità da parte del pilota di percepire durante il volo il "canto" delle controventature integre.

Gli effetti del rumore

La maggioranza degli aerei di oggi ha una cabina chiusa (non così gli ultraleggeri) e sono disponibili ottimi materiali per l'insonorizzazione, ma l'incremento di potenza dei motori e dell'autonomia dei velivoli hanno di gran lunga sopravanzato tutte le migliorie in fatto di "silenziosità". I piloti ed i passeggeri di oggi sono soggetti ad un carico di rumore che può avere numerosi effetti collaterali, tra cui:

• Deficit acustico permanente

• Stress ed affaticamento

• Mascheramento di suoni "utili"

• Compromissione delle comunicazioni

Deficit acustico permanente

L'apparato acustico dell'uomo è una meraviglia bio-elettrica. E' in grado di percepire suoni con frequenze da 20 a circa 20.000 cicli al secondo! Si dice che, in condizioni ideali, l'orecchio umano sia in grado di percepire un suono all'incirca equivalente al battito d'ala di una zanzara, ma al tempo stesso tollerare suoni letteralmente milioni di volte più intensi. L'orecchio è talmente sensibile che i primi ricercatori adottarono una scala logaritmica per le misurazioni acustiche. In questo sistema di misura, un suono di 100 decibel (dB) è 100.000 volte più intenso di un suono di zero dB, mentre un suono di 120 dB è un milione di volte più intenso dello stesso zero.

L'innalzamento permanente della soglia di percezione dovuta al rumore può avvenire in seguito ad esposizioni ripetute a livelli sonori dannosi. Nella sezione 2 si è visto un diagramma rappresentante le curve di rumore bilanciate A, B e C. La curva "A" è indicativa del rischio legato all'esposizione ad un rumore caratterizzato da frequenze diverse. Le componenti da 1 a 3 KHz sono potenzialmente più dannose per l'udito umano rispetto a quelle di bassa frequenza, ma sufficienti livelli di rumore a bassa frequenza sono parimenti in grado di causare una perdita di udito permanente.

Una cosa è certa. Al di là di certi livelli (circa 85 dB per il profilo bilanciato "A"), un aumento di intensità e di tempo di esposizione produrrà un incremento nella perdita di udito. Il rischio è maggiormente pronunciato nella regione intorno ai 4 KHz, ma tende ad espandersi su di una più ampia gamma di frequenze man mano che aumenta il tempo di esposizione e l'intensità del rumore. Nel tipico piccolo aereo, i rumori della cabina tendono ad essere concentrati nelle basse frequenze. Nonostante questo, i livelli di rumore nella maggior parte degli aerei sono sufficienti a causare innalzamenti nella soglia auditiva di percezione se l'esposizione è sufficientemente prolungata. Volare senza alcuna protezione per lunghi periodi e con esposizioni ripetute mette a rischio di danno acustico .

La cuffie attive forniscono un aiuto in due modi diversi:

• Riducono i livelli di esposizione alle basse frequenze. Questo aspetto è stato trattato nella sezione 3. La maggioranza degli aerei dell'Aviazione Generale hanno livelli elevati di rumore a bassa frequenza ed anche le migliori cuffie passive sono relativamente inefficaci nell'attenuare in modo sufficiente questa parte dello spettro acustico. Ma è proprio in questo stesso ambito che le migliori cuffie attive forniscono prestazioni di attenuazione eccellenti.

• Permettono la percezione dei segnali audio provenienti dalla radio e dall'interfono in modo intelligibile a livelli ridotti di volume. In quanto il rumore a bassa frequenza esercita un effetto mascherante sulla voce, è necessario alzare il volume per essere in grado di percepire, seppure in modo non ottimale, le normali frequenze della voce umana. Per questo motivo spesso si arriva a riversare 110 dB di segnale audio direttamente dentro le orecchie, attraverso gli altoparlanti delle cuffie, nello sforzo di sentire e capire meglio che cosa viene detto! Con i sistemi attivi si tenderà invece ad abbassare il volume, perché si è in grado di comprendere molto meglio le comunicazioni. Di ciò si discuteranno tra poco le motivazioni di carattere audiologico.

Stress ed affaticamento

Il rumore è chiaramente in grado di indurre stress ed affaticamento. D'ogni modo, è difficile misurare e quantificare questi effetti sul pilota. Lo stress è influenzato dalla situazione contingente, dai condizionamenti e dalle caratteristiche stesse del rumore. I rumori ad alta frequenza arrecano generalmente maggior disturbo ed i suoni acuti sono spesso inconsciamente associati a situazioni di pericolo.

Un ovvio fattore influente sui livelli di stress indotto è il volume del suono percepito. I suoni forti sono più stressanti di quelli dello stesso tipo, ma di volume inferiore. Le vibrazioni ed i suoni a bassa frequenza inducono affaticamento ed influenzano la capacità di concentrazione. L'effetto fisiologico di questa costante "pressione" fisica stata approfonditamente studiata dai militari come possibile causa di errori durante le missioni. L'effetto sul pilota civile non è così ben documentato, ma certamente costituisce allo stesso modo un impaccio per l'attività di volo. L'esposizione prolungata al rumore di un aeroplano non solo può causare affaticamento, ma può anche indurre in errori ideativi e di valutazione.

Ovviamente, i sistemi attivi riducono globalmente i livelli di rumore e questo ambiente più "tranquillo" rende il volo meno stressante. Gli effetti della riduzione del rumore a bassa frequenza sulle condizioni psichiche di un pilota non è stato ancora ben studiato, ma l'impressione generale è univoca: utilizzando delle cuffie attive, tutti i piloti affermano di sentirsi meglio, sia durante che dopo il volo

Il mascheramento di suoni "utili"

Mentre la voce umana si articola entro un ambito di frequenze da poco sotto i 100 Hz fino ai 10.000 Hz, l'energia della voce è perlopiù concentrata nelle basse frequenze. Il 90-95% dell'energia della voce è compresa in frequenze sotto i 500 Hz. Questa energia è tipicamente concentrata nel suono delle vocali. Le consonanti reggono la maggior parte del significato delle parole nell'ambito tra 1 e 6 KHz, ma questi sono suoni molto deboli (a bassa energia). Pertanto, le consonanti "deboli" sono facilmente "mascherate" dal rumore: risulta pertanto più difficile capire il senso del discorso. Non è necessario molto mascheramento per compromettere comprensibilità,   come mostrano i seguenti dati tratti da uno studio eseguito su adulti con udito "normale":

Le implicazioni per i piloti sono dirette: una perdita del suono di anche solo il 10% delle consonanti non potrà che limitare la comprensione!  Ovviamente, il pericolo di perdere o male interpretare delle istruzioni verbali costituisce una preoccupazione assai realistica!

In base a quanto si è già appreso sulle basse frequenze cui si è esposti durante il volo, livelli eccessivi possono pertanto facilmente sopraffare l'importante suono delle consonanti. Il pericolo di un "rumore mascherante" su di un aereo è che può causare la perdita di importanti messaggi radio od altri segnali acustici che è invece essenziale poter percepire chiaramente. Il rumore mascherante contribuisce ad aumentare lo stress, poiché ci si deve "sforzare" per ascoltare, riconoscere ed interpretare la moltitudine di segnali e dati con cui si ha a che fare durante il volo. In effetti, il mascheramento di suoni "utili" può costituire uno dei maggiori pericoli in un aereo.

I sistemi attivi riducono l'effetto mascherante delle basse frequenze percepito dalle orecchie. I sistemi più efficaci migliorano sostanzialmente la capacità di ascoltare e capire le comunicazioni audio. Tutti i piloti che provano una cuffia attiva per la prima volta non tardano a notare questo beneficio.

Effetti negativi sulla percezione e la memorizzazione del discorso

Elevati livelli di rumore danneggiano sostanzialmente la capacità di riconoscere le parole. Quando il volume del rumore supera gli 85 dB, inizia a decadere la comprensione del discorso. La chiave per migliorare il riconoscimento delle parole è quella di portare il livello del "segnale" audio sensibilmente al di sopra del "rumore" ambientale. Questo è difficile da realizzare per i piloti, poiché sono esposti ai rumori della cabina con una significativa componente di basse frequenze. Quando gli audiologi professionisti desiderano creare suoni che mascherino il discorso, è esattamente questo il tipo di rumore che viene utilizzato. L'ambiente della cabina è dunque un eccellente mascherante per la voce!

Alcuni studi hanno mostrato che, per ottenere un grado di comprensione migliore dell'80%, il segnale audio deve sopravanzare di almeno 9 dB il rumore ambientale all'interno della cuffia. Questa differenza nel livello di dB è tipicamente definito "Rapporto segnale-rumore" (Signal-to-Noise Ratio, abbreviato con S/N o SNR). Un rapporto di 12-15 dB permette una comprensibilità del 90%. Si sa quanto può essere forte il rumore su molti aeroplani, specie alle basse frequenze. lLa combinazione degli effetti di mascheramento ed i livelli sonori ambientali rendono molto difficile ascoltare e capire le comunicazioni. Abbiamo tutti ben presente cosa vuol dire non capire i messaggi dei controllori radio od essere ripetutamente spinti a richiederne la ripetizione. Inoltre, gli elevati livelli di rumore di fondo durante il volo modificano la "soglia" uditiva, rendendo gradualmente il discorso sempre meno comprensibile.

Oltre al semplice rapporto segnale/rumore, la capacità di "riconoscere" le parole ed i suoni è influenzata negativamente dall'elevato rumore di fondo, per esempio:

• L'accuratezza della comprensione decade e con questa la prontezza della risposta.

• Diventa difficile discernere tra i vari segnali potenzialmente utili.

• La memorizzazione è ridotta, come la capacità di gestire efficacemente le informazioni.

In altre parole, il rumore influisce sulla comprensione, sul livello di attenzione, sul tempo di risposta e sulla memorizzazione a breve termine di quanto si è ascoltato. Nessuna di queste situazioni è favorevole per il pilota, pertanto ben venga qualsiasi cosa può essere fatta per rendere l'ambiente più tranquillo!

Alcune considerazioni conclusive

L'intenzione di questo capitolo non è quello di spaventare, ma di far presenti tutti i fattori acustici con cui si ha a che fare ogni volta che si vola. Pilotare costituisce un "impegno" complesso e denso di responsabilità. Se già utilizzando una cuffia passiva si riesce a far fronte bene o male a tutti i compiti richiesti, la riduzione attiva del rumore non potrà che rendere questi stessi compiti più facili e meno stressanti. Una cuffia attiva fornisce una cancellazione addizionale in una zona dello spettro del rumore che può rendere le comunicazioni più chiare ed aumentare il livello di attenzione.

La riduzione attiva del rumore migliora la sicurezza del volo e protegge da un danno acustico a lungo termine. Si scenderà dall'aereo più rilassati ed il volo stesso risulterà più gradevole. Un investimento economico modesto può migliorare la salubrità, la comodità e la sicurezza dell'esperienza di volo a livelli impensabili solo fino a pochi anni fa. Ed allora ... su con l'altimetro e giù con i decibel!