In base alla dimensione [16], [18], [21], [32], [34]:
• Nano UAV: grandi quanto i grossi insetti, vengono tipicamente usati come velivoli spia. Il Black Hornet Nano misura circa 10 cm × 2,5 cm;
(a) Black Hornet PD-100 PRS
(b) DARPA Nano UAV
• Micro Air Vehicle (MAV): peso inferiore a 1 kg. La loro lunghezza varia tra i 30 e i 50 cm e vengono utilizzati nelle aree urbane, dato che il loro volo è lento. Possono restare in condizione di volo stazionario attraverso un sistema propulsivo ad ala battente o ala rotante. Il raggio di volo è limitato a pochi km. Una singola persona basta a trasportarlo e controllarlo [50];
(a) IAI Mosquito (b) Aurora Flight Sciences Skate
(c) Cyberquad Mini
Figura 4.13: Esempi di MAV
• Mini UAV (MUAV) / Small UAV (sUAV): la lunghezza varia dai 50 cm al metro. Lanciati a mano; possono avere ala fissa o rotante. Il peso non supera i 20 kg, con un raggio di azione tra i 10 e i 15 km. Raggiungono un’altezza massima di 300 metri. L’autonomia è di circa un’ora. Elenco completo[51];
(a) AeroVironment Raven (USA)
(b) Bayraktar Mini UAV (Turchia)
Figura 4.14: Alcuni esempi di MUAV / sUAV
• OAV (Organic Air Vehicle): veicolo aereo organico. Aumenta i sensi umani sul campo di battaglia [54];
• RPV (Remote Pilot Vehicle): veicolo pilotato da remoto. Si tratta di droni telecomandati;
• UCAV (Unmanned Combat Air Vehicle): veicoli aerei da combattimento senza pilota;
• TUAV (Tactical Unmanned Aerial Vehicle): veicoli aerei tattici senza pilota. Dimensioni medie, peso megio 300 kg. Possono raggiungere tra i 1.000 e i 5.000 metri, ed hanno un’autonomia tra 1 e 4 ore. Il loro raggio varia tra i 200 e i 300 metri. Possono essere lanciati da catapulte o da razzi;
• URAV: veicoli aerei da ricognizione senza pilota. Possono restare in aria 1 o 2 giorni;
• VTUAV / VTOL UAV: veicoli aerei senza equipaggio con decollo e atter- raggio verticale;
• Close-Range UAV / WAV o MIDI-UAV: telefoni utilizzati da gruppi dell’esercito durante la battaglia, per operazioni militari / navali e per vari scopi civili. Operano fino a 100 km e svolgono vari ruoli: ricognizione, mo- nitoraggio NBC, designazione del bersaglio, sicurezza del campo d’aviazione, sorveglianza, ispezione delle linee, ecc . . . ;
• Medium UAV: le loro dimensioni aumentano notevolmente rispetto ai mo- delli precedente, così come la loro distanza operativa e l’altezza di volo. Gli Close Range (UAV-CR) possono operare fino a distante comprese tra i 100 e i 200 km (short e medium range) e a quote comprese tra i 3.000 e i 5.000 metri. In ambito militare sono utilizzati per scopi di ricognizione o designazione dei bersagli, mentre in ambito civile vengono utilizzati per monitoraggio vario e ispezioni. Questa categoria comprende i droni:
– MALE : raggiungono quote comprese tra i 5.000 e 15.000 metri e 24 ore di autonomia. I ruoli sono simili ai droni HALE, ma a intervalli piuttosto brevi;
– HALE : possono raggiungere i 20.000 metri e 24+ ore di autonomia. Ri- cognizione e sorveglianza di lungo raggio (trans-globale). Gestiti da forze aeree da basi fisse.
Un esempio è il modello Alenia Sky-X alimentato da un singolo motore a reazione, in grado di velocità fino a 440 nodi. Può salire al di sopra di 30.000 piedi ed eseguire manovre alta-g (high g maneuver). Grandezza media.
(a) Visione dall’alto (b) Visione frontale
Figura 4.15: Alenia Sky-X
In base alla gamma / altitudine [16], [18], [21], [32], [60]:
• Portable: 2.000 piedi (600 m) di altitudine, campo di circa 2 km; • Close: 5.000 piedi (1.500 m) di altitudine, fino a 10 km di autonomia; • NATO Type: 10.000 piedi (3.000 m) di altitudine, fino a 50 km di autonomia; • Tactical. 18.000 ft (5.500 m) di altitudine, a circa 160 km di autonomia; • MALE: (altitudine media, lunga durata) fino a 30.000 piedi (9.000 m) e la
gamma di oltre 200 km;
• HALE: (alta quota, lunga durata) oltre 30.000 ft (9.100 m) e la gamma indefinita;
• Hypersonic: supersonica (Mach 1 -5) o ipersonico (Mach 5 +) 50.000 piedi (15.200 metri) o quota suborbitale, gamma oltre 200 km;
• Orbital Low Earth: (Mach 25 +); • CIS Transfer Lunar Terra - Luna;
Capitolo 5
Architettura UAV
Sia gli UAV che i velivoli con equipaggio hanno componenti fisici abbastanza simili tra loro; le uniche differenze riguardano i sistemi di supporto della cabina di guida e il sistema di controllo ambientale e di vita. Alcuni UAV trasportano fotocamere che pesano molto meno di un normale essere umano adulto. Nonostante i loro carichi pesanti, i droni miliari armati sono più leggeri rispetto alla controparte provvista di equipaggio e stesso armamento. I piccoli UAV civili non hanno sistemi critici per la sopravvivenza e vengono, quindi, costruiti con materiali più leggeri ma meno robusti, e possono utilizzare sistemi elettronici meno robusti e sofisticati. Le di- mensioni ridotte, inoltre, implicano una tecnologia meno sofisticata e motori molto meno potenti, che non sono ammissibili nei normali velivoli provvisti di equipaggio. Sia gli UAV, che la controparte con equipaggio, possono disporre di un software avanzato per il pilota automatico, anche se le caratteristiche di tale funzionamento possono variare. Sviluppare un buon modello di architettura serve a valutare l’intera funzionalità, riducendo ambiguità e aumentando la tangibilità del sistema [24], [60].
5.1
Controllo di volo
È un sistema a basso livello, e non differisce molto da quello utilizzato dagli aerei con equipaggio. Nelle telecomunicazioni per data link si intende la connessione tra una stazione e un’altra al fine di trasmettere e ricevere segnali digitali. Può anche riferirsi ad un set di componenti elettronici atti a garantire una trasmissione tra le stazioni. La comunicazione è governata da un protocollo che stabilisce le regole di trasmissione. Sui veicoli senza equipaggio (come ad esempio veicoli spaziali o UAV) sono implementati sistemi full o half duplex per spedire i segnali di controllo e rice- vere i segnali telemetrici. Può essere utilizzato un computer di bordo (generalmente con navigazione GPS) collegato al sistema di controllo dell’aeromobile. Il controllo del volo e del sistema operativo comprendono la stazione (una o più) di controllo, i collegamenti di comunicazione, terminali di dati, sistemi di lancio e recupero, attrez- zature di supporto a terra e di interfaccia di controllo del traffico aereo. Gli UAV possono essere programmati per eseguire manovre aggressive, atterrare, o restare appollaiati su superfici inclinati ad osservare. Un esempio sono i modelli VTOL.