Lezione 1.Cos'è davvero un drone (e perché la legge lo chiama UAS)

Oggi vediamo perché la parola "drone" non compare mai nei testi che regolano il volo, e che cosa c'è al suo posto. Non è pedanteria: se non hai chiare quattro parole - aeromobile, sistema, operatore, pilota - le lezioni successive ti sembreranno un elenco arbitrario di divieti, invece che un impianto coerente.

Un aeromobile, non un giocattolo che vola

Dal 2018 l'Unione europea ha portato sotto un'unica competenza tutti gli aeromobili senza equipaggio, anche i più leggeri. Prima esisteva una soglia - 150 chili - sotto la quale ogni Stato faceva da sé; oggi quella soglia non c'è più, e un apparecchio da duecento grammi appartiene alla stessa famiglia giuridica di un aereo di linea. Cambiano i rischi, cambiano le regole, ma la categoria di partenza è la medesima.

Da qui discende una conseguenza che molti scoprono tardi: le domande che ti riguardano non sono "posso o non posso", ma "in quale spazio aereo mi trovo", "quanto pesa quello che ho in mano", "chi c'è intorno". Sono le domande dell'aviazione, applicate a un oggetto che sta in uno zaino.

UA e UAS: due sigle, due cose diverse

UA sta per Unmanned Aircraft: l'aeromobile, cioè la parte che vola. UAS sta per Unmanned Aircraft System: il sistema completo, che comprende l'aeromobile, la stazione di controllo - il radiocomando, con o senza tablet - e il collegamento radio che li tiene uniti.

La distinzione ha un effetto pratico. Se il collegamento radio si interrompe, l'aeromobile continua a esistere e a volare, ma il sistema non c'è più: da quel momento sei uno spettatore. Tutte le funzioni automatiche di rientro che vedremo nella lezione 7 nascono da questo problema. E anche le vecchie sigle che trovi nei forum - APR, SAPR, UAV - appartengono a stagioni precedenti: oggi si scrive UAS.

I pezzi del sistema, in ordine di catena

Partiamo dal basso, seguendo l'energia.

• La batteria fornisce corrente continua. Su quasi tutti i droni è al litio, ed è il componente che invecchia più in fretta e che chiede più attenzione.
• Gli ESC (Electronic Speed Controller) trasformano quella corrente continua in tre fasi alternate e decidono, migliaia di volte al secondo, quanto veloce deve girare ciascun motore.
• I motori brushless convertono l'energia elettrica in rotazione. Non hanno spazzole: la commutazione è elettronica, ed è compito dell'ESC.
• Le eliche convertono la rotazione in spinta. Sono un materiale di consumo, non un ricambio: una scheggiatura si sostituisce, non si valuta.
• Il flight controller è il calcolatore che chiude il cerchio. Legge l'assetto dai sensori, lo confronta con quello che chiedi con gli stick e ricalcola i comandi ai quattro motori.
• I sensori: il giroscopio e l'accelerometro (insieme, l'IMU) misurano rotazioni e accelerazioni; il barometro stima la quota dalla pressione; il magnetometro indica la prua; il ricevitore GNSS dice dove sei.

Un dettaglio che vale la pena fissare: il ricevitore satellitare non serve a far volare il drone, serve a tenerlo fermo. Un multirotore vola benissimo senza segnale satellitare, solo che va dove lo porta il vento se tu non intervieni. Chi ha imparato con l'assistenza sempre attiva se ne accorge il giorno in cui il segnale si degrada.

Se vuoi vedere questi componenti uno per uno, con materiali, misure e criteri di scelta, c'è l'anatomia di un drone, componente per componente; il quadro generale del funzionamento, propulsione e fisica comprese, è in come funziona un drone, dalla propulsione ai sensori.

Perché un quadricottero non sta in aria da solo

Ogni elica che gira spinge aria verso il basso e riceve in cambio una spinta verso l'alto: in volo stazionario la somma delle quattro spinte pareggia il peso. Ma un'elica che gira applica anche una coppia di reazione al telaio, nel verso opposto. Se tutte e quattro girassero nello stesso senso, il drone comincerebbe a ruotare su sé stesso senza fermarsi. Per questo due eliche girano in senso orario e due in senso antiorario, disposte in diagonale: le coppie si annullano.

Da questo schema nascono i quattro comandi. Aumentando la potenza su tutti e quattro i motori si sale. Accelerando i due motori posteriori e rallentando gli anteriori il drone si inclina in avanti e trasla. Facendo lo stesso su un lato si trasla lateralmente. Sbilanciando le coppie - la coppia oraria accelera, l'antioraria rallenta - il drone ruota sull'asse verticale.

Ecco il punto che vale la lezione: la rotazione sull'asse verticale non nasce da una spinta laterale, ma da uno squilibrio di coppie. È per questo che quella rotazione è sempre più lenta e più morbida degli altri comandi. Ed è anche il motivo per cui un quadricottero che perde un motore non è recuperabile: perde contemporaneamente spinta e bilanciamento.

Un multirotore, insomma, è instabile per costruzione. Sta in aria perché un calcolatore lo corregge centinaia di volte al secondo. Non è un aquilone: è un sistema di controllo.

Le due persone dietro un volo

Il regolamento europeo distingue due figure che nella vita di tutti i giorni coincidono.

L'operatore UAS è chi possiede o impiega il drone: una persona fisica o una società. È il soggetto che si registra, che ottiene il codice identificativo da applicare al mezzo, che stipula l'assicurazione.

Il pilota remoto è chi ha in mano il radiocomando durante il volo. È lui a dover possedere il certificato di competenza, a conoscere il manuale del costruttore, a decidere se le condizioni permettono di decollare e a interrompere tutto quando qualcosa non torna.

Se compri un drone e lo fai volare tu, sei entrambi: due ruoli, una sola persona, ma due serie di obblighi. Se un giorno voli con l'attrezzatura di qualcun altro, o se qualcuno vola con la tua, le due figure si separano - e con loro le responsabilità. La ripartizione precisa, con gli esempi dei casi misti, è spiegata in chi risponde di che cosa tra operatore e pilota.

Ultimo chiarimento di vocabolario: il documento che quasi tutti chiamano "patentino" si chiama attestato, o certificato di competenza di pilota remoto. Continueremo ad accogliere la parola comune, ma da adesso sai qual è quella giusta.