drone come fa a volare

Come fanno a volare i droni?

Dai matrimoni ai documentari, passando per la protezione civile e il cinema d'autore, i droni sono ormai i protagonisti quando serve fare delle riprese dove un operatore video non può arrivare. Ma come funziona un drone?
Come fanno a volare i droni? FASTWEB S.p.A.

In una società dove il video è ormai ovunque e si fanno riprese di qualunque cosa, i droni sono stati sin da subito lo strumento giusto al momento giusto. Solo che inizialmente costavano moltissimo, mentre ora ci sono modelli economicissimi che si comprano su Amazon per poche decine di euro.

Le differenze tra un drone da 50 euro e uno da 5.000 non sono solo nell'elettronica usata per fare le riprese e per garantire una connessione stabile e potente anche a lunga distanza.

Alla fin fine, sia il drone da 50 euro che quello da 5.000 funzionano basandosi sugli stessi principi fisici ed entrambi sono i cugini moderni di un altro velivolo, che ha fatto la storia dell'aviazione: l'elicottero

A fare la differenza sono anche le soluzioni meccaniche ed elettroniche che permettono ad un buon drone di raggiungere una quota maggiore, resistere meglio al vento, riprendere facilmente quota dopo un vuoto d'aria.

Ma, allora, come funziona un drone? Per capirlo bisogna partire dal cugino elicottero.

Come funziona un elicottero

elicottero

Tutti gli elicotteri, siano essi civili o militari, hanno una struttura simile: una cabina che ospita il pilota e gli eventuali passeggeri, inserita in uno chassis che ospita il motore, che muove il rotore centrale principale (quello che noi, gente comune, chiamiamo "le pale dell'elicottero"), e una coda all'estremità della quale c'è un altro rotore, più piccolo. Poi ci sono diversi stabilizzatori, che servono a rendere il volo più sicuro.

I due cuori di un elicottero, però, sono il rotore principale e quello di coda. Il primo serve per muovere l'elicottero, il secondo per evitare che giri su sé stesso come una trottola.

Questo perché, per le leggi della fisica, la coppia applicata dal motore per far girare le pale causerebbe una tendenza della fusoliera a girare attorno al suo asse longitudinale, se non fosse controbilanciato dal cosiddetto "rotore anticoppia". Cioè quello montato sulla coda.

Tra le scene più frequenti nei film di guerra con elicotteri in azione, infatti, c'è quasi sempre quella in cui un elicottero viene colpito alla coda e inizia a girare su sé stesso, per poi precipitare. Il "nemico" ha colpito la coda per mettere fuori uso il rotore anticoppia, facendo cadere l'elicottero.

elicottero Boeing CH 47F

Un altro modo per controbilanciare la coppia del rotore principale, senza usare il rotore di coda, consiste nell'aggiungere un altro rotore di pari potenza e di identica inclinazione che, però, ruota in senso opposto.

I due rotori, così, applicano alla fusoliera la stessa coppia e, di fatto, le due coppie si annullano e l'elicottero non si avvita su sé stesso. Un esempio di elicotteri di questo tipo è il modello Boeing CH-47F Chinook dell'Aeronautica americana.

elicottero Kamov Ka 52

Una ulteriore opzione è quella utilizzata sull'elicottero russo Kamov KA-52: il secondo rotore è montato esattamente sopra quello principale, ma gira sempre in senso opposto al primo per controbilanciarne la spinta e stabilizzare la fusoliera.

Come funziona un drone

drone come funziona

Per farla molto semplice, potremmo dire che un drone funziona come due CH-47F Chinook che volano affiancati: questi velivoli sono infatti dotati di quattro piccoli rotori, posizionati a X. Due dei quattro rotori girano in senso orario, i restanti due in senso antiorario, la somma delle forze generate è zero e il drone non si avvita.

Ma come fa a muoversi e a girare? Semplicemente bilanciando la potenza di ogni singolo rotore: rallentando una coppia e accelerando l'altra il drone tenderà ad andare "storto": accelerando i due motori posteriori, ad esempio, l'intera parte posteriore del drone si solleva inclinando l'intero velivolo in avanti.

Ma c'è un problema: rallentando uno o più rotori l'asse corrispondente tende a perdere quota se gli altri rotori non compensano a dovere aumentando la potenza. Per questo, affinché un drone possa muoversi con l'agilità e la stabilità che conosciamo, l'elettronica di bordo dovrà calcolare costantemente la potenza giusta da applicare ad ognuno dei rotori.

Sempre per questo motivo i droni migliori e più potenti riescono a controbilanciare meglio le raffiche di vento: durante il volo normale mantengono una riserva di potenza (sia di calcolo che di potenza vera e propria da applicare ai rotori) che interviene, invece, quando il vento sposta troppo il velivolo.

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