Drone a gas rimane in alto per cinque giorni

Un team di ingegneri del MIT ha sviluppato e testato un drone che può librarsi e rimanere in stazione o circondare un obiettivo per fornire un supporto di comunicazione ad ampio raggio fino a cinque giorni, più a lungo di qualsiasi altro drone a gas. Assomiglia a un aliante e ha ali sottili che si estendono per 24 piedi. Il velivolo trasporta fino a 20 libbre di attrezzature mentre vola fino a 15.000 piedi. pesa poco meno di 150 libbre ed è alimentato da un motore a gas da 5 hp.

Nel caso di un disastro naturale che interrompe i sistemi telefonici e internet su una vasta area, il drone potrebbe volare sopra le regioni colpite, fornendo una copertura temporanea delle telecomunicazioni a chi ne ha bisogno così come le forze di emergenza.

Le versioni attuali di veicoli aerei non pilotati sono spesso costose da utilizzare e possono rimanere in aria solo per un giorno o due, come nel caso della maggior parte dei velivoli di sorveglianza autonomi gestiti dai militari. Fornire una copertura adeguata e persistente richiederebbe una staffetta di diversi velivoli, atterraggio e rifornimento tutto il giorno, con costi operativi di migliaia di dollari all’ora per ogni UAV.

Il drone è iniziato come un progetto studentesco che è stato suggerito dalla U.S. Air Force. Voleva un drone, alimentato dal sole, che potesse potenzialmente rimanere in volo a tempo indeterminato. Altri, tra cui Google, hanno sperimentato questo concetto, progettando aerei ad alta quota alimentati ad energia solare che potrebbero fornire un accesso continuo a internet nelle zone rurali e remote del mondo.

Ma quando il team di studenti del MIT ha esaminato l’idea e analizzato il problema da una serie di prospettive ingegneristiche, hanno deciso che l’energia solare – almeno per la risposta di emergenza di lunga durata – non era la strada da percorrere.

“Un veicolo solare potrebbe funzionare bene nella stagione estiva, ma in inverno, soprattutto se si è lontani dall’equatore, le notti sono più lunghe, e non c’è tanta luce solare durante il giorno. Quindi devi portare più batterie, il che aggiunge peso e rende l’aereo più grande”, dice R. Joh Hansman, professore di aeronautica e astronautica al MIT e leader del team. “Per il soccorso in caso di disastri, questo potrebbe rispondere solo ai disastri che si verificano in estate, a bassa latitudine. Questo semplicemente non funziona.”

I ricercatori sono giunti alle loro conclusioni dopo aver modellato il problema utilizzando GPkit, uno strumento software sviluppato da Warren Hoburg, un altro istruttore del MIT. Consente agli ingegneri di determinare le migliori decisioni di progettazione o le dimensioni di un veicolo, dati certi vincoli o requisiti di missione.

Questo metodo non è unico tra gli strumenti di progettazione di aerei, ma a differenza di altri strumenti che prendono in considerazione solo alcuni fattori principali GPkit ha permesso al team di considerare circa 200 vincoli e modelli fisici contemporaneamente, e di inserirli insieme in un design ottimale dell’aereo.

“Ti dà tutte le informazioni necessarie per disegnare l’aereo,” dice Hansman. “Ti dice anche per ognuna di quelle centinaia di parametri, se cambi uno di loro, quanto questo influenzerebbe le prestazioni dell’aereo”

Dopo aver determinato un UAV a energia solare non sarebbe stato fattibile, il team ha esaminato gli aerei a benzina. Sono venuti con un design che è stato previsto per rimanere in volo per più di cinque giorni, ad altitudini di 15.000 piedi, in venti fino al 94° percentile, a qualsiasi latitudine.

Lo scorso autunno, il team ha costruito un prototipo seguendo le dimensioni determinate dallo strumento software. Per mantenere il veicolo leggero, hanno usato fibra di carbonio per le ali e la fusoliera, e Kevlar per la coda e il cono del naso, che ospita il carico utile. Hanno progettato l’UAV per essere facilmente smontato e conservato in una scatola FedEx, in modo che possa essere spedito in qualsiasi regione disastrata e rapidamente riassemblato.

Questa primavera, gli studenti hanno perfezionato il prototipo e sviluppato un sistema di lancio, modellando una semplice struttura metallica per adattarsi a un tipico portapacchi per auto. L’UAV si siede in cima al telaio mentre un pilota accelera il veicolo di lancio

“Questi veicoli potrebbero essere utilizzati non solo per il soccorso in caso di disastri ma anche per altre missioni, come il monitoraggio ambientale. Si potrebbe voler tenere d’occhio gli incendi o il deflusso di un fiume”, dice Hansman. “Penso che sia abbastanza chiaro che qualcuno entro pochi anni produrrà un veicolo che sarà un’imitazione di questo.”