Droni, il sistema di terminazione del volo come ausilio per ottenere il riconoscimento / autorizzazione ENAC

Il regolamento e la circolare ENAC sui mezzi aerei a pilotaggio remoto indicano precisi requisiti che l'operatore deve rispettare nella conduzione di un APR durante lo svolgimento di un lavoro aereo. In particolare, è necessario fare in modo che in caso di malfunzionamento l' APR non esca dalla zona designata delle operazioni e/o non invada lo spazio aereo controllato.

Per questo motivo la normativa prevede una zona di buffer, ovvero una zona cuscinetto, che si frappone tra l'area delle operazioni e l'area congestionata, entro la quale il volo fuori controllo del drone deve necessariamente terminare. L'ampiezza dell'area di buffer è quindi variabile, può essere molto stretta o molto larga, dipende dagli accorgimenti tecnici eventualmente impiegati sull' APR e dalle sue caratteristiche.

A questo proposito, l'azienda milanese ProjectEMS, specializzata nell'offerta di soluzioni legate ai velivoli a pilotaggio remoto e alla misurazione ambientale, ha redatto per i nostri lettori un interessante articolo che proponiamo di seguito. 

( a cura di ProjectEMS )

L'UTILITA' DEI SISTEMI DI TERMINAZIONE DEL VOLO

I sistemi di terminazione del volo aiutano a limitare determinati fattori di rischio e a contenere l' APR all'interno di una data area. Ipotizziamo di lavorare con un multirotore in una zona non critica, di avere un dato buffer e che al di fuori di questo dato buffer sia presente un'area popolata / congestionata. Diventa chiaro come sia necessario evitare che, in caso di malfunzionamento e/o perdita di controllo, il multirotore non entri nell'area popolata. In diversi casi ( ma non in tutti ) il sistema di terminazione forzata del volo diventa un elemento fondamentale per poter fare le corrette valutazioni legate all'analisi del rischio.

SISTEMA DI TERMINAZIONE CON PARACADUTE

E' la variante attualmente più accreditata dai professionisti del settore. A nostro avviso è anche quella più consigliabile. Solitamente questa soluzione, a distanza di pochissimo tempo, ferma prima la rotazione dei motori, dopodiché apre il paracadute. Segue un video di esempio che negli ultimi mesi ha interessato diversi professionisti.

 

SISTEMA DI TERMINAZIONE SENZA PARACADUTE

Esistono casi particolari in cui non è possibile aggiungere il paracadute. Un esempio può essere un multirotore di peso inferiore ai due kg che per motivi di spazio e di possibilità di payload non può integrare un paracadute. Esistono particolare scenari operativi dove lavorare senza paracadute potrebbe diventare accettabile. Ipotizziamo di lavorare in un area “libera” senza alcuna persona o edificio all'interno di essa, e di essere circondati da un buffer altrettanto sicuro. Ipotizziamo anche di lavorare con un multirotore molto piccolo, per esempio da 1,5 kg. In questo caso resta comunque fondamentale che il nostro multirotore non esca dai limiti designati in caso di malfunzionamento, perdita del controllo, e/o anomalia. Poter effettuare il cut off dell'alimentazione e quindi fermare i motori ci permetterà di far cadere al suolo il multirotore in questione. Caduta al suolo che avverrà in un'area sicura senza persone, invece che in un centro abitato o in un'area con un fattore di rischio maggiormente elevato. 

NB: E' comunque necessario ricordare che questa è un'evenienza che va valutata da caso a caso e che non è sempre possibile applicare come appena descritto.

RTL IN CASO DI FUORIUSCITA DALL'AREA DESIGNATA

Photo credit: Ardupilot.com

Vogliamo spendere qualche riga anche a questo riguardo. Prima di tutto spieghiamo bene a cosa ci stiamo riferendo. Non ci stiamo riferendo al semplice RTL, ma al Return-To-Launch nel caso l'APR in questione esca dall'area predeterminata. E' chiaro che non stiamo parlando di un sistema di terminazione forzata del volo, ed è chiaro che questa funzione nella maggioranza dei casi viene svolta dalla Flight Control Board principale. Consigliamo comunque di non dimenticarsi di essa. Un esempio pratico lo si può fare “chiamando in causa” il famoso Ardupilot, autopilota che offre una funzione chiamata “Fance/GeoFence” , ovvero permette di riportare “indietro” il proprio APR nel momento in cui supera un dato limite. Questa è una funzione che senza dubbio può aiutare a ridurre il rischio e che è sicuramente interessante menzionare nel momento in cui si espongono le procedure di contenimento del rischio nella documentazione da inviare ad ENAC. Non si tratta di un sistema di terminazione forzata del volo, ma è comunque una procedura che noi ci sentiamo di consigliare caldamente.

SEPARAZIONE DALLA FCB E DATA LINK ADDIZIONALE

 “…In generale l’obiettivo può essere conseguito con l’uso di sistemi di terminazione del volo indipendenti dagli altri sistemi di controllo ed efficaci nell’ambito della tipologia di operazioni previste…”

Par.3 Cap.8.9 Pag.11/12 della Bozza Circolare Enac “Mezzi aerei a pilotaggio remoto” del 30/04/2014

 “…Può essere impiegato anche un data link addizionale con il solo scopo di essere utilizzato dal pilota nel caso in cui si accorga di comportamento anomalo dell’APR, per abortire le operazioni, interrompendo l’alimentazione ai motori…”

Sottopar.i Par.3 Cap.8.9 Pag.11/12 della Bozza Circolare Enac “Mezzi aerei a pilotaggio remoto” del 30/04/2014

 Parte di quanto scritto nella circolare sopra citata è autoesplicativo. Vogliamo semplicemente ricordare come il possedere un sistema di terminazione del volo separato dalla flight control board principale e con un link dedicato possa aumentare il livello di sicurezza generale.

COME EFFETTUARE IL CUTT-OFF DELL'ALIMENTAZIONE

Confrontandoci con diversi professionisti è emerso che le tipologie più usate sono le seguenti:

• Terminazione a livello Li-Po/Power Distribution Module effettuata con Relè ad alto Amperaggio 
• Terminazione a livello Li-Po/Power Distribution Module effettuata con Servomotore e Switch Meccanico 
• Cut-Off dell’alimentazione fornita alla Flight Control Board 
• Cut-Off del segnale PWM in uscita dalle ESC agendo direttamente sulle ESC

Nella maggior parte dei casi, la differenza principale tra i Cut-Off a livello Li-Po/Power Distribution Module e quelli effettuati a livello di Flight Control Board riguarda principalmente il fatto che il primo tipo di terminazione toglie corrente a qualsiasi tipo di Hardware collegato alla batteria principale dell’APR, mentre il secondo agisce solo su una parte specifica per fermare ciò che permette la rotazione dei motori. Generalmente la prima soluzione è un po' più ingombrante, mentre la seconda lo è meno.

CORSI

ProjectEMS ha aperto da pochi giorni le iscrizioni per il suo corso dedicato ai sistemi di terminazione del volo per droni multirotori. Sarà un corso hands-on-table per la costruzione dei sistemi di terminazione forzata del volo.

Il corso prevede una parte introduttiva generale, in cui viene spiegata l’utilità di questi sistemi, le varie tipologie ed alcune nozioni di elettronica base, a seguire una parte pratica in cui ognuno costruirà il proprio sistema. I componenti per l’assemblaggio del sistema di terminazione verranno forniti sul luogo.

Una volta completato il corso, ciascun partecipante avrà il proprio sistema di terminazione del volo, sistema che potrà essere applicato immediatamente sul proprio multirotore. Il sistema costruito durante il corso sarà un sistema di terminazione con data link addizionale, ovvero con ricevente dedicata e con batteria Li-Po dedicata. Lo stesso sistema è pensato per poter aprire un paracadute: con l'aggiunta di un servomotore è pronto per effettuare il deploy del paracadute.

Durante il corso vengono spiegare tutte le nozioni legate ad esso e all'utilizzo del paracadute, non viene però fornito il paracadute stesso. Ciascun multirotore, a seconda del peso, necessita di un paracadute specifico, per questo motivo non è stato incluso un paracadute standard per ogni partecipante.
Per ulteriori informazioni: ProjectEMS