Anche se multi-rotori ottenere la maggior parte dell’attenzione nel mondo drone, non sono l’unica opzione. Se sei serio sulla mappatura aerea, devi considerare un aereo ad ala fissa e gli elicotteri a rotore singolo sono anche un’ottima soluzione per alcune applicazioni di nicchia. Ecco una carrellata dei quattro tipi principali di piattaforme aeree drone, e i punti di forza e di debolezza di ciascuno.

Multi-Rotore

Se si desidera ottenere una piccola telecamera in aria per un breve periodo di tempo, è difficile discutere con un multi-rotore. Sono l’opzione più semplice ed economica per ottenere un ‘occhio nel cielo’, e perché ti danno un grande controllo sulla posizione e l’inquadratura sono perfetti per il lavoro di fotografia aerea.

Lo svantaggio dei multi-rotori è la loro limitata resistenza e velocità, che li rende inadatti per la mappatura aerea su larga scala, il monitoraggio a lunga durata e l’ispezione a lunga distanza come condotte, strade e linee elettriche.

Sebbene la tecnologia stia migliorando continuamente, i multi-rotori sono fondamentalmente molto inefficienti e richiedono molta energia solo per combattere la gravità e tenerli in aria. Con l’attuale tecnologia della batteria, sono limitati a circa 20-30 minuti quando si trasporta un carico utile leggero della fotocamera. I multi-rotori heavy-lift sono in grado di trasportare più peso, ma in cambio di tempi di volo molto più brevi. A causa della necessità di cambi dell’acceleratore veloci e di alta precisione per mantenerli stabilizzati, non è pratico utilizzare un motore a gas per alimentare multi-rotori, quindi sono limitati ai motori elettrici. Quindi, fino a quando non arriva una nuova fonte di energia, possiamo aspettarci solo piccoli guadagni in tempo di volo.

Ad ala fissa

Droni ad ala fissa (al contrario di ‘ala rotante’, cioè elicotteri) utilizzano un’ala come un normale velivolo per fornire il sollevamento piuttosto che rotori di sollevamento verticale. Per questo motivo hanno solo bisogno di usare l’energia per andare avanti, non reggersi in aria, quindi sono molto più efficienti.

Per questo motivo sono in grado di coprire distanze più lunghe, mappare aree molto più grandi e bighellonare per lunghi periodi monitorando il loro punto di interesse. Oltre alla maggiore efficienza, è anche possibile utilizzare motori a gas come fonte di alimentazione, e con la maggiore densità di energia del carburante molti UAV ad ala fissa possono rimanere in alto per 16 ore o più.

Lo svantaggio principale di un aereo ad ala fissa è ovviamente la loro incapacità di librarsi in un punto, che li esclude per qualsiasi lavoro di fotografia aerea generale. Questo rende anche il lancio e l’atterraggio molto più complicato, in quanto a seconda delle loro dimensioni è possibile avere bisogno di una pista o di un lanciatore di catapulta per farli entrare in aria, e una pista, un paracadute o una rete per recuperarli in sicurezza alla fine. Solo i più piccoli droni ad ala fissa sono adatti per il lancio a mano e ‘atterraggio pancia’ in un campo aperto.

Altri aspetti negativi sono il loro costo più elevato, e che è molto più difficile imparare le corde con droni ad ala fissa. Uno dei motivi per cui i multi-rotori sono diventati così diffusi è che è facile iniziare: chiunque può acquistare un quad-elicottero economico e iniziare a librarsi nel loro cortile, praticando le abilità e gradualmente diventando sempre più sicuri prima di volare ulteriormente, più in alto e più velocemente. Questo non è il caso dei droni ad ala fissa: la prima volta che si avvia uno è necessario essere sicuri nelle vostre capacità di controllarlo dal lancio, attraverso il volo e poi riportarlo ad un atterraggio morbido. Non si ha la possibilità di metterlo in un hover e pensare, mettendo i bastoni nel mezzo non tenerlo in posizione: un drone ad ala fissa è sempre in movimento in avanti e si muovono molto più veloce di un multi-rotore!

Un’altra considerazione del lavoro dei droni ad ala fissa è che si tratta molto di più sui dati, non solo di scattare belle foto. Con una sessione multi-rotore generalmente hai finito il lavoro quando il volo è finito, devi solo consegnare le immagini. Con il lavoro ad ala fissa il volo è solo l’inizio, hai catturato le immagini ma non sono ancora i dati che i clienti stanno cercando. Le immagini vengono alimentate attraverso la prima fase di elaborazione per cucire le centinaia (o migliaia) di immagini separate in un’unica grande immagine piastrellata, ma ci può essere molto di più da fare dopo questo nell’esecuzione di analisi dei dati come i calcoli del volume delle scorte, i conteggi degli alberi, la sovrapposizione di altri dati sulle mappe e così via.

Infine, una grande sfida quando si utilizzano droni ad ala fissa in Australia sono le nostre aquile dalla coda a cuneo. Non li troverai in città e spesso non attaccheranno un multi-rotore che vola basso a prescindere, ma per il lavoro medio ad ala fissa più lontano dalla città e volando a 100 metri di altezza, questi enormi uccelli sono una minaccia. Molte persone hanno avuto i loro nuovi droni strappati dal cielo da questi uccelli rapaci incredibili ma incredibilmente aggressivi. Mantenere una stretta di guardia, ed essere pronti a fare alcune manovre evasive veloci!

Elicottero a rotore singolo

Mentre un multi-rotore ha molti rotori diversi per tenerlo in piedi, un singolo rotore ne ha solo uno, più un rotore di coda per controllare la sua direzione. Gli elicotteri sono molto popolari nell’aviazione con equipaggio, ma attualmente riempiono solo una piccola nicchia nel mondo dei droni.

Un elicottero a rotore singolo ha il vantaggio di una maggiore efficienza rispetto a un multi-rotore, e anche che possono essere alimentati da un motore a gas per una resistenza ancora più lunga. È una regola generale dell’aerodinamica che più grande è la lama del rotore e più lentamente gira, più è efficiente. Questo è il motivo per cui un quad-elicottero è più efficiente di un octo-elicottero, e speciali quad a lunga durata hanno un grande diametro prop. Un elicottero a rotore singolo consente lame molto lunghe che sono più simili a un’ala rotante che a un’elica, dando una grande efficienza.

Se hai bisogno di librarti con un carico utile pesante (ad esempio uno scanner laser LIDAR aereo) o avere una miscela di librarsi con una lunga durata o un volo veloce in avanti, allora un elicottero a rotore singolo è davvero la soluzione migliore.

Gli aspetti negativi sono la loro complessità, il costo, le vibrazioni e anche il pericolo delle loro grandi lame rotanti. Mentre un puntello multi-rotore può certamente lasciare con una brutta cicatrice, è improbabile che fare molto di più. Le lunghe lame affilate di un elicottero possono causare danni più gravi se si ottiene nel loro modo, e ci sono stati un certo numero di vittime da RC hobby e elicotteri drone.

In termini di difficoltà, gli elicotteri a rotore singolo si trovano da qualche parte tra i multi-rotori e gli aerei ad ala fissa. Da un lato possono librarsi sul posto, quindi è possibile iniziare facilmente e salire, ma d’altra parte non sono così stabili o indulgenti in caso di cattivo atterraggio, e richiedono anche molta manutenzione e cura a causa della loro complessità meccanica.

Ibrido ad ala fissa VTOL

La fusione dei vantaggi degli UAV ad ala fissa con la capacità di librarsi è una nuova categoria di ibridi che possono anche decollare e atterrare verticalmente.

Ci sono vari tipi in fase di sviluppo, alcuni dei quali sono fondamentalmente solo disegni ad ala fissa esistenti con motori di sollevamento verticale imbullonati. Altri sono aerei “tail sitter” che sembrano un normale aereo ma poggiano sulle loro code a terra, puntando verso l’alto per decollare prima di lanciarsi per volare normalmente, o tipi di “tilt rotor” in cui i rotori o anche l’intera ala con eliche attaccate possono ruotare dal puntare verso l’alto per il decollo al puntare orizzontalmente per il volo in avanti.

Molte di queste configurazioni furono provate negli anni ’50 e’ 60 per aerei con equipaggio, ma si rivelarono troppo complesse e difficili da pilotare, con alcuni risultati disastrosi. Con l’arrivo dei moderni autopiloti, giroscopi e accelerometri, improvvisamente questi tipi whacky sono fattibili perché il pilota automatico può fare tutto il duro lavoro di mantenerli stabili, lasciando il pilota umano il compito più facile di guidarli intorno al cielo.

Ci sono solo una manciata di velivoli ibridi ad ala fissa attualmente sul mercato, ma ci si può aspettare che questo sia un’opzione molto più popolare nei prossimi anni, come la tecnologia è perfezionata. Un esempio che attira molta attenzione è il drone Prime Air Delivery di Amazon, mostrato di seguito.

Pro e i Contro della Tabella