Sicurezza in volo: banco di prova per i test di collisione dei droni

I droni interferiscono sempre di più con il traffico aereo e la Polizia Federale Tedesca ha addirittura lanciato l'allarme sul pericolo massiccio rappresentato dai veicoli aerei senza pilota. Nel 2018 sono stati segnalati 158 incidenti negli aeroporti tedeschi. All'inizio di maggio di quest'anno, le operazioni di volo all'aeroporto di Francoforte hanno dovuto essere completamente interrotte per un breve periodo a causa dell'avvistamento di un drone. I droni non sono solo una minaccia per gli aerei commerciali in fase di atterraggio, ma anche per gli elicotteri a bassa quota. I piloti temono in particolare l'impatto sui vetri della cabina di pilotaggio, sui bordi d'attacco delle ali e sul motore. Secondo gli esperti, una collisione con i droni danneggia i componenti dell'aviazione in modo più massiccio di una collisione con un uccello. Tuttavia, mentre la tolleranza di un aereo ai bird strike deve essere dimostrata da procedure di test standardizzate per la certificazione, non esistono norme corrispondenti per la sicurezza nelle collisioni con i droni. Un team di ricercatori del Fraunhofer Ernst-Mach-Institut (EMI) di Friburgo vede una grande necessità di intervento in questo senso. "I droni non si comportano come gli uccelli in modo puramente meccanico e pesano anche molto di più. Pertanto, non è chiaro se la sicurezza di un velivolo a prova di uccello sia garantita in caso di collisione con un drone", afferma Sebastian Schopferer, scienziato dell'EMI.

Potenziale di rischio elevato

I primi test di impatto con le batterie e i motori dei droni hanno confermato il potenziale pericolo. "Abbiamo portato questi due componenti di un quadricottero disponibile in commercio a velocità diverse - tra 115 e 255 metri al secondo - con un acceleratore ad aria compressa e li abbiamo fatti impattare su lastre piatte di alluminio spesse fino a otto millimetri fissate in un banco di prova. Durante il processo, le piastre si sono deformate e ammaccate in modo significativo e i componenti del drone sono stati completamente distrutti", afferma Schopferer, commentando i risultati del test, registrati da una videocamera ad alta velocità. Batterie e motori possono causare danni particolarmente gravi a causa del loro peso.

L'obiettivo principale della serie di test con i componenti sopra citati è quello di determinare il trasferimento di quantità di moto durante l'impatto e di studiare il modello di danno sui materiali dell'aereo, come le leghe di alluminio e i materiali compositi in fibra. Oltre a queste prove dinamiche, vengono eseguite prove di compressione quasi statiche per determinare parametri quali la rigidità e la resistenza dei componenti. Questi giocano un ruolo fondamentale nella derivazione di modelli di simulazione numericamente efficienti e predittivi, che l'industria aeronautica può utilizzare per ottenere nuove e importanti conoscenze sul comportamento dei droni in caso di impatto. Ciò consente di fare affermazioni sulla resistenza all'impatto del drone di nuovi tipi di componenti di aeromobili già nella fase di progettazione.

Test di accelerazione con droni completi

Nella fase successiva, i ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per la dinamica ad alta velocità, EMI, intendono costruire un nuovo tipo di banco di prova (vedi immagine sotto). L'impianto di prova consentirà di accelerare droni completi che pesano fino a tre chilogrammi a velocità fino a 150 metri al secondo. "Con questo, stiamo studiando il comportamento dell'impatto e della frammentazione di droni interi quando colpiscono bersagli rigidi e flessibili, al fine di studiare il presunto effetto catastrofico di una collisione con gli aerei". Gli esperimenti in questa classe di peso di droni sono finora unici al mondo", spiega Schopferer. Gli esperimenti saranno condotti con diverse varianti, sia con modelli hobbistici che semi-professionali con una massa da uno a tre chilogrammi. Non solo i produttori di aeromobili dovrebbero trarre vantaggio dai test, ma anche le autorità di regolamentazione riceveranno informazioni importanti dai risultati per poter valutare in modo più completo il pericolo rappresentato dai droni per il traffico aereo.

Testo: Istituto Fraunhofer per la dinamica ad alta velocità, EMI

La Svizzera adotta le norme UE sui droni

La Svizzera ha recentemente incorporato le varie disposizioni dell'Unione Europea in materia di sicurezza aerea, protezione e gestione del traffico aereo nell'allegato all'Accordo sul trasporto aereo. L'atto giuridico più importante è il nuovo regolamento quadro europeo sulla sicurezza aerea. Ciò riguarda in particolare gli aerei senza pilota (droni).

Il nuovo regolamento sui droni prevede che i piloti di droni siano registrati a partire da giugno 2020. Il FOCA ha iniziato il lavoro di implementazione per l'introduzione del regolamento europeo. Ciò consentirà in futuro ai piloti di droni di volare secondo le stesse regole in tutto lo spazio aereo europeo. Per saperne di più sul nuovo regolamento qui