HELICAMPRO: un Drone italiano per ispezionare le linee elettriche in Sudafrica

Nel panorama delle start-up italiane che orbitano intorno alla nascente tecnologia dei droni civili ve ne è una che ha avviato l’attività in tempi non sospetti e che porta avanti un discorso controcorrente. “Noi realizziamo elicotteri veri in miniatura” spiegano con orgoglio i fondatori di HELICAMPRO, ovvero progettano e costruiscono elicotteri in configurazione tradizionale, con un solo rotore principale ed uno più piccolo in coda, motorizzati a scoppio. Per capire le ragioni di questa scelta fuori dal coro scopriamo qualche dettaglio della loro recente esperienza lavorativa in Sudafrica in collaborazione con un enorme centro nazionale di ricerca scientifica e tecnologica.

Lo CSIR (Council for Scientific and Industrial Research) ha sviluppato una avanzatissima telecamera multispettrale per l'analisi dei difetti degli isolatori delle linee dell'alta tensione. Questa telecamera è in grado di sovrapporre con precisione le informazioni raccolte nelle bande della luce visibile, dell'infrarosso (per la localizzazione di surriscaldamenti anomali) e dell'ultravioletto (per l’individuazione e –primi al mondo a riuscirci– la quantificazione di un fenomeno di ionizzazione chiamato "effetto corona" che avviene in prossimità delle imperfezioni degli isolatori e comporta una notevole dispersione di energia). Questa tecnologia è ormai utilizzata con successo nelle ispezioni da terra e, con cadenza periodica limitata dall'alto costo, imbarcata su elicotteri pilotati. L'ente nazionale sudafricano di produzione e distribuzione dell'energia elettrica, la Eskom, ha commissionato allo CSIR la realizzazione di un velivolo autonomo in grado di trasportare la strumentazione e così abbattere i costi di esercizio, permettendo di intensificare il piano di ispezioni e conseguentemente ridurre le perdite economiche e i disservizi.

Per raggiungere questo obiettivo era necessario un velivolo in grado di rispettare alcune specifiche: autonomia di almeno 1 h, capacità di carico di almeno 8 kg, affidabilità con poca manutenzione, volo autonomo programmabile (comprensivo di decollo, volo traslato, hovering e atterraggio) in prossimità di linee dell’alta tensione, il tutto a 1700 metri di altitudine. Infine il costo doveva rimanere paragonabile a quello di una bella automobile. Varie ipotesi sono state prese in considerazione e infine scartate: i velivoli ad ala fissa non possono avvicinarsi né soprattutto sostare presso i piloni, gli aerostati sono troppo lenti e soggetti al vento, gli elicotteri con motore a turbina hanno costi, consumi e manutenzione esagerati. Ovvio che l’interesse si sia quindi spostato sui protagonisti di questo periodo, i multirotori elettrici, dunque facciamoci spiegare perché anche questa possibilità è stata ritenuta inadeguata. “I quadricotteri, esacotteri, ottocotteri eccetera, che noi per primi apprezziamo in altre situazioni per la loro semplicità e praticità, sono tutti accomunati da un grave tallone d’Achille: le batterie. Ormai da anni la densità di energia delle migliori batterie LiPo viene incrementata solo di qualche punto percentuale. Migliorano la velocità di carica e scarica ed altri aspetti, ma finché un salto tecnologico non consentirà un significativo aumento della capacità (ed è difficile aspettarselo prima dei prossimi 10-15 anni) resterà impossibile ottenere contemporaneamente da un mezzo elettrico una autonomia significativa e un payload importante: o uno o l’altro!”. Effettivamente, rileggendo le specifiche del progetto, è difficile immaginare un multirotore in grado di soddisfarle. “Ammesso e non concesso di riuscirci, restano altri aspetti svantaggiosi: il costo notevole che avrebbe un parco batterie minimo per consentire un flusso continuativo di lavoro, la necessità di sostituirlo integralmente a cadenza almeno annuale, la scomodità delle continue ricariche e sostituzioni, la sensibilità alla temperatura... È per questi motivi che le autovetture elettriche stanno incontrando tante difficoltà a superare la fase di prototipazione per ritagliarsi uno spazio nel mondo del mercato, figuriamoci quanto più lunga sarà la strada per rendere l’elettricità una realtà fra i mezzi volanti!”.

Ecco perché HELICAMPRO rimane fedele ad una tecnologia che si dimostra tutt’altro che superata. L’elicottero scelto dallo CSIR in Sudafrica in particolare ha un rotore principale di circa 2 metri e mezzo ed è motorizzato a scoppio con un 110 cc sovralimetato a 4 tempi, progettato e prodotto dall’italiana Merlino Supertec specificamente per l’uso su UAV. In questo modo l’autonomia (con l’equipaggiamento di lavoro a bordo) raggiunge l’ora di volo con un litro e mezzo di comune benzina verde, e potrebbe essere aumentata imbarcando più carburante. Ma uno dei punti di forza di questa eccellenza italiana radicata nel territorio bergamasco è la capacità di progettare e realizzare i propri velivoli in funzione delle specifiche necessità del cliente. “Non abbiamo una produzione in serie di mezzi tutti uguali, non è il processo adatto per il tipo di mercato a cui sono destinati i nostri prodotti. Dev’essere l’elicottero che si adatta al particolare lavoro che deve svolgere, non il contrario, e non esiste un lavoro uguale a un altro”. Ma per progettare un mezzo su misura sono necessarie competenze che si maturano in anni di esperienza: “noi non crediamo che gli elicotteri tradizionali siano meno di moda adesso rispetto a qualche anno fa: sono mezzi complicati la cui realizzazione è sempre stata alla portata solo di chi ha investito tempo ed energie per maturare lo specifico know-how! La parte meccanica di un multirotore è molto più semplice. Il motivo per cui solo ultimamente questi mezzi stanno venendo alla ribalta è la disponibilità di piattaforme elettroniche in grado di stabilizzarli e renderli pilotabili, cosa impossibile fino a pochi anni fa. Motori elettrici ed eliche a passo fisso non sono certo una novità recente! La semplicità d’uso che grazie all’elettronica incontra l’utente finale di un multirotore, e se vogliamo anche la possibilità di costruirne uno da parte di chi sia dotato di sufficiente spirito di iniziativa e minime capacità tecniche, determinano la meritata popolarità di questi mezzi, che però come abbiamo detto hanno dei limiti che li rendono inadatti in alcuni campi applicativi. È in questi casi che vale lo sforzo di realizzare mezzi molto più complessi come i nostri elicotteri monorotore a scoppio, vere macchine aerodinamiche per loro natura più stabili ed efficienti. E ci teniamo a precisare che non stiamo parlando di giocattoli: diverso è mettere insieme un modello ludico che volerà 10-15 ore all’anno (questo dicono le statistiche) e che può permettersi di avere dei cedimenti, e diverso è progettare un mezzo da lavoro come quello in Sudafrica a cui si chiede di operare in sicurezza per 20 ore alla settimana! Sono necessari appunto i criteri propri dell’aeronautica”. Infatti i loro velivoli sono realizzati con materiali garantiti e con componenti industriali scelti nel dettaglio, spesso anzi realizzati ad hoc secondo le loro specifiche, la cui vita operativa è attentamente calcolata e/o simulata con software strutturali. All’acquisto viene consegnata una tabella di manutenzione seguendo la quale si garantisce il funzionamento in sicurezza del sistema, oltre ovviamente ai manuali operativo e di volo per il suo uso.

Un altro aspetto che in HELICAMPRO non viene sottovalutato è la piattaforma di pilotaggio autonomo. Per le complesse missioni che lo CSIR intende realizzare era necessaria un’elettronica di controllo di livello professionale, in grado non solo di gestire il volo con prestazioni di eccellenza, ma anche di occuparsi dei sistemi di bordo, equipaggiamento di lavoro compreso. “Al mondo i prodotti con queste caratteristiche sono quasi tutti o riservati al mondo militare, o progettati per l’aviazione civile con prezzi e pesi proibitivi nel contesto degli aeromobili a pilotaggio remoto. E in ogni caso non esistono soluzioni pronte al volo: sono necessarie approfondite competenze di tipo fisico, matematico, elettronico e meccanico per integrare il sistema sul particolare velivolo da rendere autonomo. Come se non bastasse piattaforme così sensibili hanno delle esigenze particolari, per cui molte caratteristiche di un elicottero, trascurabili in altri ambiti, sono cruciali per ottenere buone performance di volo autonomo. Questi fattori devono essere tenuti in considerazione in fase di progettazione del mezzo, e questo è un altro aspetto su cui abbiamo perfezionato la nostra preparazione negli anni”. Ecco cosa li ha portati nell’altro emisfero della Terra: “ad attirare l’attenzione su di noi è stata proprio la nostra familiarità con i prodotti Micropilot (azienda canadese leader del mercato e pioniera nei sistemi di pilotaggio per ala rotante) testimoniata dai nostri video caricati in rete già alcuni anni fa e che sono ancora oggi fra i pochi a mostrare concretamente un sistema di questo livello perfettamente funzionante.”

Ovviamente fra i programmi di HELICAMPRO c’è quello di ripetere in Italia il successo dell’esperienza fatta all’estero. “La telecamera multispettrale che abbiamo imbarcato sull’elicottero è un prodotto eccezionale ed è il valore aggiunto che abbiamo incontrato in Sudafrica. Rappresenta il tassello fondamentale per il passaggio ad un sistema ready-to-work pronto ad essere offerto sul mercato, in Italia come nel resto del mondo.” Ma il contesto italiano è adatto? “Geograficamente parlando l’Italia, anche se meno estesa, trarrebbe ancora maggiore beneficio dall’introduzione dei mezzi senza pilota per l’ispezione delle linee elettriche. Questo perché il nostro territorio è maggiormente caratterizzato da zone difficilmente raggiungibili via terra e quindi trarremmo grande vantaggio dall’eliminazione della necessità di recarvisi personalmente. E le stesse zone, in quanto solitamente poco popolate, sarebbero anche quelle intrinsecamente più sicure e quindi ideali per un’introduzione graduale della tecnologia che ne consenta un periodo di rodaggio”. A questo proposito, la situazione normativa italiana è un aspetto da non sottovalutare, in quanto i tempi e le energie necessarie per ottenere i permessi per avviare attività di tipo fortemente sperimentale non sono particolarmente favorevoli. Forse questo è fra i fattori che spaventano gli investitori, “ma è anche la stessa mentalità italiana che è profondamente cambiata, probabilmente più che altrove, complice la grave crisi economica. In Sudafrica hanno conservato il coraggio di investire per primi in nuove tecnologie, un atteggiamento lungimirante che in Italia sta diventando sempre più raro, ed è un peccato soprattutto in presenza di una tecnologia i cui tempi di ricaduta positiva sarebbero, se non immediati, estremamente brevi rispetto a molti altri settori di innovazione industriale. Noi stiamo facendo del nostro meglio per non doverci unire ai cervelli in fuga, che poi fatichiamo per riportare in Italia quando sarebbe stato più facile innanzitutto non fare scappare! Speriamo che l’esempio dei risultati ottenuti altrove renda più facile che il valore di questo made in Italy sia riconosciuto anche in casa!”