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Drone Propulsion & Power Systems Overview
Sistemi di propulsione per veicoli senza pilota, UAV e droni
I sistemi di propulsione per UAV (veicoli aerei senza pilota) e altri sistemi senza pilota come UGV (veicoli terrestri senza pilota), AUV (veicoli subacquei autonomi) e USV (veicoli di superficie senza pilota), si basano tipicamente su una fonte di carburante o su una fonte di batteria elettrica. Nel caso dei veicoli senza pilota aerei e acquatici, questa fonte di alimentazione aziona una o più eliche o ventilatori intubati che forniscono la spinta necessaria per il movimento in avanti o il volo stazionario. Gli UGV sono azionati da motori tradizionali, sistemi elettrici o una combinazione dei due.
Motori elettrici per UAV
I sistemi di propulsione elettrica alimentati a batteria utilizzano un motore per azionare eliche, ventilatori o ruote. I motori per droni possono essere utilizzati nei droni multirotore, negli UAV ad ala fissa che si basano sul volo in avanti, nonché nei veicoli senza pilota di superficie, terrestri e subacquei. I motori elettrici per UAV e altri veicoli senza pilota possono essere a spazzole, che sono più semplici ma più rumorosi e più soggetti a usura, oppure motori senza spazzole, che sono più efficienti ma spesso più costosi.
Unità di propulsione elettrica (EPU) eVector di CR Flight
I sistemi di propulsione elettrica sono fondamentali per gli UAV multirotore, poiché consentono un controllo più preciso e tempi di risposta più rapidi per regolare la spinta differenziale necessaria per il volo stazionario. Sono più adatti agli aeromobili di piccole dimensioni, poiché i motori e il carburante liquido sono relativamente ingombranti e pesanti, e sono anche più affidabili.
Nei sistemi di propulsione elettrica per UAV, il vectoring della spinta consente il controllo direzionale della spinta regolando meccanicamente l’orientamento del motore o dello scarico. Il vettoriale di spinta migliora la manovrabilità e la stabilità sia nelle piattaforme multirotore che in quelle ad ala fissa, specialmente durante il decollo e l’atterraggio verticale o le operazioni ad alta agilità.
Lo svantaggio dei sistemi di propulsione elettrica è che le batterie offrono un rapporto energia/peso inferiore rispetto al carburante e quindi garantiscono tempi di volo significativamente più brevi. Le batterie richiedono anche tempo per ricaricarsi, quindi la preparazione per le missioni successive richiederà più tempo rispetto al semplice rifornimento di un serbatoio di carburante, se non sono disponibili più batterie.
Motori UAV
Motore a gas a 2 cilindri SkyPower per UAV
I motori UAV possono essere motori a combustione interna con pistoni, motori rotativi o motori a turbina a gas. I motori UAV spesso incorporano sistemi avanzati di iniezione del carburante e sistemi di gestione del motore per garantire una maggiore efficienza.
I motori rotativi per UAV, compresi i motori Wankel, utilizzano un rotore all’interno di un alloggiamento per eseguire il ciclo di combustione. Producono meno vibrazioni rispetto ai motori a pistoni e presentano un rapporto peso/potenza favorevole, ma possono essere meno economici e richiedere una maggiore manutenzione. I motori a turbina a gas sono più affidabili e offrono un rapporto peso/potenza maggiore rispetto ai motori a pistoni e rotativi, ma sono più costosi da sviluppare e attualmente sono utilizzabili solo per UAV di grandi dimensioni.
Sistema di propulsione ibrido per UAV Northwest
Motori ibridi per UAV
Sono stati sviluppati droni ibridi a gas-elettrici che utilizzano sia un motore a combustione che batterie. Il carico energetico è condiviso tra i due sistemi, il che consente di utilizzare un motore più piccolo ed efficiente.
Questi sistemi ibridi offrono un tempo di volo maggiore rispetto ai droni di dimensioni simili alimentati esclusivamente a batteria o a combustibile, consentendo così applicazioni quali la consegna autonoma di pacchi e missioni di sorveglianza e ispezione potenziate.
Altri metodi di propulsione per velivoli senza pilota e droni:
Celle a combustibile a idrogeno per droni e UAV
Moduli a celle a combustibile di Intelligent Energy
Le tecnologie di propulsione a celle a combustibile sono in fase di sviluppo anche per UAV e UGV. Le celle a combustibile utilizzano l’idrogeno per generare una corrente elettrica che può essere utilizzata per alimentare un motore. L’idrogeno ha una densità energetica superiore rispetto all’attuale tecnologia delle batterie e produce solo acqua come emissione. Tuttavia, la tecnologia è attualmente molto costosa e l’idrogeno può essere difficile da immagazzinare e trasportare.






