Guida alla scelta di eliche, motori ed esc

Scegliere la corretta combinazione motore – eliche può essere estremamente complicato.  Si tratta di un compromesso sugli aspetti fondamentali di un drone: velocità, reattività, autonomia, dimensioni.

una volta stabilito l’utilizzo del velivolo, l’approccio più corretto è quello di partire dalle eliche. Immaginiamo quindi di “bloccare” le variabili batteria, potenza motore etc, e ragioniamo sulle componenti che guidano la scelta di queste ultime:

La manovrabilità e reattività di un drone dipendono da quanto velocemente è possibile modificare la spinta, cioè i giri del motore.
Quindi ad un’elica piccola corrisponde generalmente un drone agile e reattivo, ad un’elica grande un quad poco reattivo.

L’efficienza della spinta, e quindi l’autonomia del velivolo, dipende d’altra parte anch’essa dalle dimensioni delle eliche. Maggiore è il diametro (e quindi la superficie di lavoro), più efficiente la spinta, maggiore la durata della batteria.

Poi c’è il pitch (in italiano passo geometrico) dell’elica, l’inclinazione delle pale, da stabilire in relazione al regime a cui si vuole far girare il motore ed al diametro stesso delle pale.  Pitch molto elevati – con eliche piccole – sono ricercati dai quad mini da corsa: una forte inclinazione delle pale evita perdite di spinta a velocità elevate; il passo geometrico infatti dovrà coprire sia regresso che passo reale (velocità effettiva del velivolo). In condizioni standard, o ancor di più con un quad da ripresa, il velivolo è praticamente fermo lungo l’asse dell’elica, ed il passo geometrico è interamente di regresso. Per massimizzare l’autonomia meglio un passo geometrico ridotto, con eliche di grande superficie, che consenta comunque la manmovra ma che “contenga” le perdite.

Motori piccoli, per multirotori agili, devono girare veloce per generare spinta sufficiente; d’altra parte per massimizzare l’efficienza è meglio un’elica grande che giri piano, quindi motori in grado di esprimere potenza a “basso” regime, capaci di assorbire una grande quantità di corrente (A) senza bruciarsi, forse grossi e pesanti.

Tutti i motori sono caratterizzati da un regime di massima efficienza, cui è necessario avvicinarsi per ottenere la massima potenza meccanica in rapporto alla potenza elettrica “investita”.

Questi principi di massima ci dovranno guidare nella scelta della accoppiata motore – elica. per l’ESC ci limiteremo a dire – in questa sede – che basta che sia sufficiente ad erogare le correnti assorbite dal motore, magari possiamo sceglierne uno capace di un pilotaggio veloce, come i SimonK-AFRO.

I calcoli necessari per prevedere l’attitudine di volo di un multirotore non sono snelli, ed i dati disponibili sono spesso insufficienti.

Allo scopo però – tenendo in mente cosa vogliamo ottenere – possiamo utilizzare l’ottimo calcolatore svizzero eCalc.
Ha una vastissima banca dati a cui accedere per le caratteristiche del motore e delle eliche. Bisogna però essere precisi perchè componenti che sembrano molto simili possono avere caratteristiche diverse ed invalidare tutti i calcoli.

In ultimo, in fase progettuale, non prendete sottogamba l’importanza del voltaggio di esercizio del velivolo (batterie 2-6s), che condizionerà ogni fase progettuale e/o di scelta dei componenti commercialmente disponibili.