Due grandi categorie di UAV sulla base della meccanica del volo: Multicottero ed Ala Fissa

La normativa Enac distingue quattro categorie di APR sulla base della loro meccanica di sostentamento in volo: il multicottero, l’elicottero, l’ala fissa e il dirigibile

La normativa Enac distingue quattro categorie di APR sulla base della loro meccanica di sostentamento in volo: il multicottero, l’elicottero, l’ala fissa e il dirigibile

La quasi totalità dei sistemi APR commercializzati per applicazioni civili appartiene alla categoria dei multicotteri e a quella dell’ala fissa; raramente assistiamo all’utilizzo di elicotteri ed ancor meno a quello dei dirigibili per applicazioni di lavoro aereo.
 

Il Multicottero:

È un mezzo che si distingue da un elicottero per il fatto di avere più di due rotori, ciò ne consegue che gli APR con massa al decollo sotto i 10 Kg più utilizzati in questo momento, sono dei quadricotteri, progettati con una architettura che utilizza quattro motori, un numero considerato sufficiente ad assicurare al mezzo una buona manovrabilità, un discreto sostentamento in aria e un costo di gestione ragionevole.

Tuttavia, se si introduce il principio aeronautico di ridondanza, il quale prevede che a seguito della rottura di un componente in volo ce ne sia subito un secondo che possa sostituirlo, il quadricottero non soddisfa questa caratteristica, tanto che se durante il volo si verifica un guasto in uno dei motori, il sistema ha molte probabilità di precipitare al suolo.

Per tale ragione nella categoria dei multicotteri sono stati introdotti mezzi che utilizzano sistemi di sostentamento a sei (esacotteri) e ad otto motori (ottocotteri). Ed è proprio a quest’ultima sotto-categoria che appartiene il drone Intel® Falcon™ 8+ Topcon Edition.

La tecnologia dei multicotteri è stata quella che ha contribuito notevolmente allo sviluppo degli APR per gli impieghi professionali civili; la gestione in volo di un multicottero infatti, è piuttosto semplice, le manovre di decollo e atterraggio risultano essere quasi sempre agevoli anche con condizioni meteo non favorevoli ed anche se sono eseguite da personale non perfettamente addestrato. La capacità che hanno questi mezzi di poter sorvolare un’area o di restare fermi in cielo ad inquadrare un elemento, li rende infatti adatti alla maggior parte delle applicazioni di riprese dall’alto.

Esiste però nella categoria dei multicotteri una criticità importante: l’utilizzo di così tanti motori infatti, costa in termini di consumo energetico e di conseguenza la perfetta efficienza delle batterie di questi sistemi, è determinante per la buona o la cattiva riuscita di una missione. Oltretutto, il livello di safety che un sistema APR può garantire è legato alla capacità di gestione delle emergenze, all’interno della quale gioca un ruolo determinante la capacità di controllo e verifica dell’esaurimento non programmato delle sue batterie.

Il Topcon Falcon™ 8+ ad esempio, mette a disposizione del suo pilota diverse opzioni per ciò che riguarda il tipo di recovery da mettere in atto nel momento in cui le batterie terminano la loro carica durante una missione.

In caso di esaurimento infatti si può scegliere di far tornare il mezzo sul punto di decollo ritornando sulla quota massima raggiunta durante la missione, oppure farlo tornare direttamente sul punto di decollo senza ulteriori cambi di quota o in alternativa scegliere di farlo atterrare nel punto esatto in cui si trova.

Se si introduce il principio aeronautico di ridondanza, questo non viene soddisfatto dal quadricottero, motivo per cui sono stati introdotti mezzi a sei ed otto motori, sotto-categoria quest'ultima, a cui appartiene il Topcon Falcon8.



Due grandi categorie di UAV sulla base della meccanica del volo: Multicottero ed Ala Fissa

Droni ad Ala Fissa   

L’altra categoria di cui si faceva cenno all’inizio del paragrafo, cioè i droni ad ala fissa di cui fa parte il Topcon Sirius Pro, caratterizzati da una meccanica del volo basata sulla portanza delle loro ali identica a quella di un qualsiasi altro aeroplano, non hanno avuto fino a questo momento la stessa diffusione dei multicotteri.

Tuttavia, un primo ed indiscutibile vantaggio che questi mezzi hanno rispetto al loro diretto concorrente ad ala rotante è l’endurance, ovvero la durata dei loro voli, che è sempre più lunga di qualsiasi altro multicottero di pari classe, caratteristica che lo rende idoneo in tutte quelle operazioni specializzate nelle quali il mezzo deve effettuare delle missioni a più largo raggio.

Mediamente infatti, un multicottero riesce a coprire solo il venti per cento dell’area che riesce invece a percorrere un’ala fissa.

Un’ala fissa bene si presta a voli e riprese che possono durare anche un’ora, produzioni e ricostruzioni del territorio dettagliatissime, piani di volo che possono essere progettati per sorvolare l’area di interesse da diversi punti di vista.

Un APR ad ala fissa, è quindi un piccolo aeroplano che una volta in volo dimostra grandi doti di veleggiamento, può fornire molto materiale per applicazioni di mapping e cartografia, può restituirci tanti elementi di studio se usato per applicazioni di Precision Farming; di contro, ha necessità di aree più estese per le fasi di atterraggio e decollo rispetto a quelle richieste da un multicottero, le operazioni di rientro a terra devono essere condotte secondo uno schema predeterminato, la pista deve avere una certa estensione, e non ci devono essere troppi ostacoli intorno alla zona di rientro.

I costruttori hanno adottato molte soluzioni per facilitare al pilota l’operazione di atterraggio; sul mercato ci sono APR ad ala fissa che atterrano facendo aprire un paracadute, ci sono sistemi che vengono fatti stallare in prossimità del punto di rientro, e poi ci sono macchine che hanno scelto il supporto di una posizione GNSS corretta in differenziale per stabilire con precisione un punto di contatto sulla pista, evitando di compiere atterraggi troppo lunghi o pericolosamente troppo corti.

 Il sistema di atterraggio del Topcon Sirius Pro ad esempio, prevede tre diversi sistemi di rientro, il più evoluto dei quali, noto come Spot Landing, utilizza la posizione GNSS RTK di decollo come punto di rientro attraverso un insieme di operazioni gestite dall’intelligenza artificiale del sistema che imposta tutta la fase di atterraggio definendo i circuiti di sottovento, il tratto finale ed il punto di entrata in pista.

Il più importante vantaggio dei droni ad ala fissa rispetto a quelli ad ala rotante è l’endurance, ovvero la durata dei loro voli, che è sempre più lunga di qualsiasi altro multicottero di pari classe.

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