Tendenze e migliori pratiche di progettazione dei droni

Tim Stevens | 23 giugno 2023

Negli Stati Uniti, il mercato dei droni è cresciuto fino a 11,1 miliardi di dollari nel 2022, con una previsione di aumento fino a 82,9 miliardi di dollari entro il 2032, secondo Fact.MR. A livello globale, si prevede che quell’anno raggiungerà i 279 miliardi di dollari, un tasso di crescita annuo composto del 25%.

Questo sorprendente successo è dovuto all’esplosione dell’uso dei droni su più fronti. Dal punto di vista industriale, i droni vengono utilizzati per monitorare qualsiasi cosa, dall’edilizia al bestiame, con applicazioni di ricerca in aumento con l’aumento delle tecnologie e la diminuzione dei costi.

Nel frattempo, l’uso ricreativo dei droni da parte dei consumatori sta seguendo una traiettoria simile verso il cielo. I droni tascabili e facili da pilotare, con funzionalità avanzate di auto-following e acquisizione video 4K, sono sempre più di rigore per i viaggiatori esperti e i segugi di avventure.

Infine, i droni militari continuano a crescere in sofisticazione e specializzazione poiché i campi di battaglia globali richiedono soluzioni più avanzate. Secondo Fact.MR, le applicazioni militari rappresentano circa la metà del mercato statunitense dei droni. L’uso commerciale occupa il 34,6%, mentre i droni civili/di consumo coprono il restante 15,6% del mercato.

Man mano che queste varie applicazioni dei droni maturano, anche i modelli e le tendenze di progettazione sono cresciuti e consolidati. Approfondiamo l'argomento.

Innanzitutto, un piccolo chiarimento sui termini. Il nome "veicolo aereo senza equipaggio" o UAV è il termine formale che molti hanno usato tradizionalmente e continuano ad usare per questa classe di dispositivi. Tuttavia, come delineato in modo esauriente in un volume del 2022 della rivista, Drone Systems and Applications, quel termine presenta alcuni problemi.

L'inclusione di una parola di genere, "senza equipaggio", è un colpo contro di essa, ma termini alternativi come "senza equipaggio" o "non occupato" presentano altre complicazioni e implicazioni indesiderabili. La rivista afferma che il termine "drone" non è solo il più utilizzato ma anche il più accurato, e quindi questo è il termine che useremo qui in tutto.

Inoltre, sebbene oggi siano in uso numerosi droni terrestri e sottomarini, la maggior parte dello sviluppo nel settore dei droni riguarda le imbarcazioni aeree, quindi questo sarà il nostro obiettivo principale.

All'interno dei droni aerei, ci sono tre categorie principali.

La forma più elementare e più antica di drone, risalente agli aerei a pilotaggio remoto della prima guerra mondiale, è il drone ad ala fissa. Questi droni utilizzano una forma simile a un aereo tradizionale, consentendo loro di volare a velocità più elevate e a distanze maggiori.

Tuttavia, i droni ad ala fissa generalmente non hanno la capacità di librarsi, sono più difficili da volare e richiedono uno spazio significativo per decollare e atterrare in sicurezza.

Quando la maggior parte delle persone pensa a un drone, pensa a un moderno drone multirotore, spesso con quattro motori separati che fanno girare quattro eliche separate.

Esistono però anche droni monorotore, che funzionano più come un elicottero tradizionale. Entrambi offrono decollo e atterraggio verticale, o funzionalità VTOL, il che significa che molti possono essere lanciati direttamente dalla mano dell'operatore. Inoltre, il software avanzato di controllo del volo di questi droni li rende semplici da pilotare, fornendo anche una piattaforma stabile per rilievi o scansioni precise.

Ma questo tipo di volo ha richieste di energia più elevate, imponendo tempi di volo più brevi e carichi utili inferiori rispetto a un drone ad ala fissa.

I droni multirotore possono supportare la logistica e i trasporti.

Droni ibridi

Questo tipo di drone offre molti dei vantaggi di entrambi i tipi di progettazione di droni. Un drone ibrido offre funzionalità VTOL per un facile lancio, ma può passare dal volo stazionario come un drone multirotore al volo orizzontale ad ala fissa.

"Ci sono tutti i tipi di aziende concorrenti che hanno capito come far decollare e atterrare verticalmente un drone ad ala fissa, inclinando il profilo delle eliche verso l'alto o verso il basso durante il decollo e l'atterraggio e quindi inclinandole in avanti per il volo," Dr. , ci ha raccontato Dominique Chabot. È scienziato capo presso droneMetrics, una società di telerilevamento e analisi, professore a contratto presso la Trent University e redattore capo della rivista Drone Systems and Applications.