Corso di preparazione categoria OPEN A2 - drone

Sommario

1 INTRODUZIONE _____________________________________________________________ 2

2 BATTERIE __________________________________________________________________ 4

3 METEOROLOGIA _____________________________________________________________ 8

4 PRESTAZIONI DI VOLO _______________________________________________________ 14

5 MITIGAZIONE DEL RISCHIO INCIDENTI __________________________________________ 18

CATEGORIA OPEN A2 – CORSO DI PREPARAZIONE

1 INTRODUZIONE

Dal 31/12/2020 è entrato in vigore il Regolamento di Esecuzione (UE) n. 947/2019 di EASA e prevede

un periodo di transizione fino al 2022.

Nei precedenti Regolamenti ad opera di ENAC (Regolamento 1, 2 e 3) le operazioni effettuate con

APR (UAS) erano suddivise nelle categorie operazioni non critiche e operazioni critiche. Con il nuovo

Regolamento di EASA le operazioni effettuate con UAS vengono suddivise in tre categorie:

 Categoria OPEN (APERTA): comprende tutte quelle operazioni che possono essere effettuate

con UAS senza necessità di richiedere permessi all’Autorità Competente di turno.

 Categoria SPECIFIC (SPECIFICA): comprende tutte quelle operazioni che possono essere

effettuate con UAS previa richiesta di apposito permesso all’Autorità Competente di turno.

 Categoria CERTIFIED (CERTIFICATA): nuova categoria introdotta dal nuovo Regolamento

EASA, non di interesse al momento. Sono operazioni che, in aggiunta a quanto richiesto per

la categoria sovramenzionata, richiedono la patente di pilota da remoto.

Le operazioni di categoria OPEN si suddividono a loro volta in tre sottocategorie, con distinzioni in

base alla vicinanza del volo rispetto a persone ed alle caratteristiche (peso e velocità) del drone:

 Sottocategoria OPEN A1: rientrano in questa categoria le operazioni che prevedono il sorvolo

temporaneo di persone non informate ma mai sopra assembramenti. Possono effettuare

operazioni in categoria A1 i droni con marchiatura CE di classe C0 (peso<250 g) e C1

(peso<900 g).

 Sottocategoria OPEN A2: rientrano in questa categoria le operazioni che prevedono il volo

nelle vicinanze di persone non informate (distanza minima D≥30 m che possono essere

ridotti a D≥5 m nel caso in cui venga attivata la funzione low speed). Possono effettuare

operazioni in categoria A2 i droni con marchiatura CE di classe C2 (peso<4 kg).

 Sottocategoria OPEN A3: rientrano in questa categoria le operazioni che prevedono il volo

lontano da persone non informate e da centri urbani (distanza minima D≥150 m). Possono

effettuare operazioni in categoria A3 i droni con marchiatura CE di classe C3 e C4 (peso<25

kg).

La seguente tabella (fonte EASA) riassume le caratteristiche delle sottocategorie OPEN.

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Alla luce del fatto che i vecchi droni non presentano marchiatura CE e non esistono ad oggi droni in

commercio in suo possesso, EASA ha definito le norme transitorie in vigore fino al 1 Gennaio 2023

Sostanzialmente i droni con peso<250 g o peso<500 g possono temporaneamente effettuare

operazioni in sottocategoria A1; i droni con peso<2 kg possono operare in sottocategoria A2 (in

questo caso la distanza minima da persone D≥50 m); i restanti droni con peso<25 kg possono

operare in sottocategoria A3. A partire dal 1 Gennaio 2023 i droni con peso<250 g, anche privi di

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marchiatura CE, potranno continuare ad operare in sottocategoria A1, tutti gli altri sprovvisti di

marchiatura CE potranno compiere operazioni OPEN esclusivamente in sottocategoria A3.

2 BATTERIE

Gli accumulatori, o batterie ricaricabili, sono apparati elettrochimici in grado di accumulare carica

elettrica e restituirla in fase di scarica. Esse rappresentano sostanzialmente il carburante dei droni,

dato che per legge le operazioni OPEN non prevedono l’utilizzo di UAS a motore termico.

Gli accumulatori sono costituiti da uno o più celle elementari collegate l’una all’altra (in serie o in

parallelo) per raggiungere un valore desiderato di tensione U (Volt) e corrente i (Ampere). Gli

accumulatori possono essere di tre tipologie:

 Accumulatori a singola cella.

 Pacco batterie multicelle.

 Batteria intelligente: quella che troviamo usalmente sui droni consumer. Sono batterie che

premendo un pulsante mostrano il livello di carica, possono essere caricate tramite un

semplice usb ed all’interno presentano un sensore di temperatura in modo da ritardare la

carica qualora le batterie fossero ancora troppo calde quando messe in carica (le batterie

devono essere messe in carica solo una volta fredde). Inoltre la batteria intelligente controlla

anche che le batterie si carichino in modo uguale (se una cella si carica meno rischia di

scaricare anche quella carica).

I parametri che caratterizzano una batteria sono riportati generalmente sulla sua confezione (in

particolar modo per i pacchi multicelle) e sono:

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 Tensione nominale U (Volt): è la differenza di potenziale tra i due poli dell’accumulatore ed

è pari alla somma delle tensioni nominale delle singole celle in serie che compongono il

pacco multicelle. In figura la tensione del pacco multicelle è 14.8V; dato che il pacco è

costituito da quattro celle disposte in serie (4S), pertanto ogni singola cella ha un valore

nominale di 3.7V. Si parla di valore nominale in quanto è il valore quando l’accumulatore ha

carica pari a circa 50%. Ipotizzando due silos riempiti di acqua a differente livello e collegati

tramite un tubo sul fondo, la tensione corrisponderebbe alla differenza di quota dell’acqua

nei due silos. La corrente i (A) è invece il flusso che passa dal silos ad un livello di acqua più

alto (maggior potenziale) a quello più basso (minor potenziale).

 Capacità nominale C (Ah): rappresenta il numero di Ampere di corrente che la batteria può

erogare in un’ora di tempo. In figura l’accumulatore è in grado di generare per un’ora di

tempo una corrente di 6.5 A.

 Potenza P (W): la potenza elettrica di un componente elettrico è data dal prodotto della sua

tensione per la corrente, pertanto: P=U∙i. La potenza erogata nell’unità di tempo viene

definita energia elettrica E (Wh), pertanto E=P∙t, ovvero E=C∙U. In figura E=96.2 Wh.

 Fattore di scarica o C-rate (A): è la corrente massima che la batteria è in grado di erogare per

pochi secondi. Si moltiplica il valore del C-rate per la capacità. Talvolta sul pacchetto sono

riportati due valori (es. 50C/110C): il primo rappresenta la corrente massima che il pacco è

in grado di erogare in modo continuativo, il secondo per pochi secondi.

 Tecnologia utilizzata.

Come detto in precedenza, un accumulatore è fatto di n celle, che

possono essere collegate in serie o in parallelo.

Collegando gli elementi in serie (il più con il meno) si aumenta la

tensione. La tensione totale è infatti pari alla somma delle tensioni

di ogni singola cella. Nell’esempio in figura la tensione totale di due

batterie da 12 V e capacità 200 Ah collegate in serie è pari a 24V.

Collegandole in serie la capacità si mantiene inalterata, pari a 200

Ah.

Collegando gli elementi in parallelo (il più con il più ed il meno con il

meno) si aumenta la capacità. La capacità totale è infatti pari alla

somma delle capacità di ogni singola cella. Nell’esempio in figura la

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capacità totale di due batterie da 200 Ah collegate in serie è pari a 400 Ah. La tensione si mantiene

invece invariata.

È importante sottolineare che in un pacco di batterie multicelle (vedi figura seguente) sono presenti

due tipi di connettori:

 Connettore di alimentazione.

 Connettore di bilanciamento: serve per

verificare lo stato di carica di ciascuna cella.

È importante verificare, infatti, che le

singole celle siano caricate in modo eguale,

in modo da non correre il rischio che una

cella meno carica porti a scaricamento una

cella più carica. Al connettore di

bilanciamento sono collegati il cavo di

massa a comune ed i cavi (uno per cella)

collegati a al polo positivo di ciascuna cella.

Nel caso di un pacco multicella 3S, al

connettore di bilanciamento sarà collegato

il cavo a comune (nero) ed i tre connettori

delle celle (blu, verde e rosso).

Sul pacchetto multicelle viene inoltre riportata la tecnologia utilizzata. Esistono diverse tipologie di

batterie, alcune oggi in disuso.

 Accumulatori LiPo(Polimeri di Litio): sono le batterie per eccellenza utilizzate nei droni. Tali

accumulatori hanno tensione nominale 3.7 V, tensione minima pari a 3.2 V e tensione

massima di 4.2 V. Hanno il vantaggio di avere un ottimo rapporto tra peso ed energia

accumulata, presentano C-rate molto elevati (erogano molta corrente) e presentano un

costo medio-basso. Tra i principali svantaggi vi è l’autoscarica, ovvero la perdita graduale di

carica se non vengono utilizzata per un po' di tempo. Nel caso di batterie intelligenti è

presente una funzione di autoscarica indotta che riduce la carica dopo un po' di tempo che

risulta inutilizzata al fine di prevenire la formazione di gas interni e rigonfiamenti della

batteria stessa.

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 Accumulatori LiFe (Litio-Ferro): sono gli accumulatori utilizzati nelle automobili. I principali

vantaggi sono anche in questo caso un buon rapporto peso-energia accumulata, elevati cicli

di utilizzo (2000 cicli contro i 500 delle batterie LiPo) e basso effetto di autoscarica. Di contro

presen