Il Futuro dei Droni: Principi di Volo e Applicazioni Innovative

I droni sono velivoli che possono essere controllati a distanza da un pilota umano, ma anche eseguibili col pilota automatico, a seconda delle esigenze. Anche se oggi vengono usati per i più disparati motivi, tra cui quello di riprendere paesaggi dall’alto, in origine i droni sono nati per soddisfare la necessità militare di osservare, controllare e colpire obiettivi a distanza. Nel 2001, gli statunitensi usarono il Predator, un drone a elica con missili Hellfire, per eliminare un sospetto terrorista in Afghanistan. L’uso civile si diffonde nel corso degli ultimi due decenni.

Ti chiedi quali siano i principi di volo dei droni e vorresti saperne di più? E quali le applicazioni innovative che si intravedono all’orizzonte? In questo articolo avrai una risposta esaustiva. Continua a leggere!

Il drone: principi di volo da conoscere

Se vuoi capire come funziona un drone, è meglio conoscere qualche nozione base di aerodinamica, la stessa che si applica per gli aerei civili, ma con alcune dovute differenze.

I principi di volo dei droni sono basati sulla fisica dell’aerodinamica, cioè lo studio delle forze che agiscono su un corpo in movimento nell’aria. Le principali forze sono la portanza, che sostiene il drone in aria, la spinta, che lo fa avanzare, la resistenza, che lo rallenta, e il peso, che lo attrae verso il basso. Per volare, un drone deve generare una portanza maggiore del peso e una spinta maggiore della resistenza. Non a caso, i droni sono piuttosto leggeri. Questo si ottiene grazie alla forma delle eliche, che creano una differenza di pressione tra la parte superiore e inferiore del drone, e al motore, che forniscono l’energia necessaria.

Immagina di avere tra le mani un radiocomando e di essere pronto a far volare il tuo drone nei cieli di Venezia. Lo accendi, lo posizioni su una superficie piana e lo guardi con curiosità. Come fa a sollevarsi e a muoversi in aria? Quali sono i principi fisici che lo rendono possibile? Ci sono alcuni principi da tenere in considerazione.

Entriamo nel dettaglio..

A differenza di un aereo tradizionale civile, che ha un’ala fissa e una spinta orizzontale, un drone ha solitamente più eliche che generano una spinta verticale, da giù a su e viceversa. Queste eliche sono montate su ‘braccia’ esili che si dipartono da un corpo centrale robusto, dove si trovano il computer di bordo, la batteria, la telecamera e altri sensori. Una simile struttura permette al drone un equilibrio aerodinamico durante tutta la durata del volo.

Per far volare il tuo drone, devi usare il radiocomando per inviare dei segnali al computer di bordo, che a sua volta li trasmette ai motori delle eliche attraverso un circuito elettrico. Il radiocomando ha due leve: una per controllare l’altitudine e la rotazione del drone attorno al suo asse verticale (imbardata), e l’altra per controllare l’inclinazione del drone attorno ai suoi assi orizzontali (rollio e beccheggio). Inoltre, il radiocomando ha dei pulsanti per accendere e spegnere il drone, per attivare le modalità di volo automatiche o assistite, per scattare foto o registrare video. Ciò si traduce in un’alta personalizzazione delle dinamiche di volo, tale da permettere al drone di essere impiegato in molteplici campi, che dopo andremo a snocciolare uno per uno.

Un esempio pratico…

Tornando all’esempio pratico, quando spingi la leva sinistra verso l’alto, aumenti la potenza dei motori e quindi la spinta delle eliche. Questa spinta contrasta il peso del drone e genera una portanza che lo fa sollevare. Se spingi la leva sinistra verso il basso, diminuisci la potenza dei motori e quindi la spinta delle eliche. Questa spinta diventa inferiore al peso del drone e lo fa scendere. Se sposti la leva sinistra a destra o a sinistra, vari la velocità dei motori in modo asimmetrico, creando una coppia di forze che fa ruotare il drone attorno al suo asse verticale.

Nel caso in cui spingi la leva destra verso l’alto o verso il basso, inclini il drone attorno al suo asse trasversale, modificando l’angolo delle eliche. Questo fa sì che una parte della spinta sia deviata in avanti o in indietro, creando una forza che fa avanzare o retrocedere il drone. Se invece sposti la leva destra a destra o a sinistra, inclini il drone attorno al suo asse longitudinale, modificando ancora una volta l’angolo di incidenza delle eliche. Questo fa sì che una parte della spinta sia deviata a destra o a sinistra, creando una forza che fa traslare il drone lateralmente.

Tutte queste dinamiche permettono un’esperienza di volo ottimale e personalizzabile. E non a caso si traduce in applicazioni innovative. Alcune di queste ti stupiranno per la loro originalità.

Applicazioni innovative dei droni: il loro futuro straordinario

Credi che i droni siano solo dei piccoli aggeggi volanti dal ronzio fastidioso? E altresì pensi che servano solo per fare riprese spettacolari? Eh, tutt’altro! I droni stanno diventando indispensabili in molteplici attività professionali.

Droni antincendio

Iniziamo con i droni antincendio. La Cina, nonostante le sue politiche interne discutibili, si sta avviando verso una rivoluzione tecnologica senza precedenti, e questa include i droni. Prendiamo una città come Shangai o Pechino. Sono città punteggiate da migliaia di grattacieli, anche perché con quella densità popolare sono necessari. E ora immagina lo scoppio di un incendio nel piano alto di un grattacielo. Per i vigili del fuoco rappresenta un bel problema. Ma non per un drone antincendio. Con uno strabiliante numero di grattacieli che punteggiano l’intera Cina, il drone EHang 216F si candida ad assumere un ruolo fondamentale nelle migliaia di caserme dei Vigili del Fuoco sparse in tutto il territorio cinese e, a medio termine, persino in ogni angolo del pianeta. Con la sua altitudine massima di volo che raggiunge i 600 metri, il 216F può trasportare con slancio fino a 150 litri di preziosa schiuma antincendio e 6 bombe estintore in un solo viaggio. Il drone 216F utilizza uno strumento mirabile, una telecamera con zoom ottico, per individuare con celerità la posizione precisa dell’incendio; quindi si solleva nel cielo e sfrutta un  puntatore laser per scoccare, uno dopo l’altro, un preciso colpo per sfondare la finestra, seguito dalle “bombe” antincendio che rilasceranno la schiuma.

Droni soccorritori

In prima fila ci sono anche i droni soccorritori. Immagina una calamità naturale, come il disastro idrogeologico in Emilia Romagna. Volendo, si potrebbero usare droni che volano tempestivamente  verso le zone colpite, diventando veri e propri angeli custodi in grado di offrire sollecito soccorso medico e trasportare con diligenza i materiali primari per il salvataggio. Dotati di sofisticati sensori termici, vanno a individuare la posizione delle persone disperse.

Consegna merci

Il futuro dei droni trova applicazione anche nella consegna di merci. I droni portano con sé piccoli pacchetti. Possono trasportare fino a diversi chilogrammi, quindi solo merci piccole come medicine, cibo e libri. Quando arriva al punto di consegna, il drone lascia cadere il pacchetto con un braccio meccanico. Poi qualcuno viene e lo prende per portarlo a casa o dove serve. Dopodiché il drone torna alla base. Le consegne con i droni hanno senso perché sono più veloci degli altri modi di consegnare. Questo li rende più efficienti ed economici per le aziende che li usano. Sono anche migliori per l’ambiente.

Droni nell’agricoltura

E trovano applicazione anche nell’agricoltura. L’agricoltura di precisione con l’impiego dei droni rappresenta una metodologia gestionale avanzata che si avvale di strumenti tecnologici moderni. Questo approccio mirato si concentra sull’esecuzione di interventi agronomici personalizzati, tenendo in considerazione le reali esigenze delle colture e le caratteristiche biochimiche del suolo. I droni offrono un supporto fondamentale agli agricoltori, consentendo loro di monitorare in modo accurato le colture e di raccogliere dati dettagliati sulle condizioni del terreno.

Droni nella sicurezza

I droni possono essere impiegati anche nella sicurezza pubblica e per attività di monitoraggio territoriale, come il traffico stradale e marittimo. Così si evitano potenziali incidenti e si garantisce la sicurezza dei cittadini. Tra l’altro i droni sono utili per sorvegliare le aree a rischio, come le zone di guerra e quelle colpite da calamità naturali. Le telecamere tradizionali hanno il difetto di essere appunto statiche, non movibili dal loro punto di installazione, proprio per questo i droni risultano così efficaci. Una telecamera di sorveglianza in movimento è sempre preferibile nei casi di emergenza.

Insomma, il futuro dei droni è piuttosto roseo e non si limita alla ripresa di paesaggi stupefacenti. Grazie alla loro versatilità, questi dispositivi possono migliore la logistica, la sicurezza pubblica, l’agricoltura e tanto altro. Il 2022 è stato un anno di crescita per il mercato professionale dei droni, che ha raggiunto i 118 milioni di euro, un corposo +20% rispetto al 2021. Sarà un mercato destinato a crescere esponenzialmente.

I droni ne hanno fatto di strada negli ultimi due decenni e ne faranno ancora. Adesso che conosci i suoi principi di volo e ti sei fatto un’idea sulle sue variopinte applicazioni, potrai apprezzare maggiormente questa tecnologia. Speriamo di averti stupito con queste applicazioni innovative dei droni.

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