I motori per droni militari sono sistemi di propulsione elettrica che generano la coppia necessaria per azionare eliche e rotori sugli UAV destinati alla difesa. Tra le architetture più comuni figurano i motori a corrente continua senza spazzole, i motori inrunner, gli outrunner, quelli a flusso assiale e i motori a spazzole specializzati.
Questa pagina presenta fornitori di motori per droni e produttori di motori elettrici per UAV destinati a piattaforme multirotore, ad ala fissa, VTOL, tattiche, da trasporto merci e a lunga autonomia.
Leggi il Panoramica tecnologica
Soluzioni avanzate per la modernizzazione della difesa: propulsione, sensori, comunicazione e sistemi di realtà aumentata
Soluzioni avanzate di movimento, controllo e alimentazione per veicoli senza equipaggio che operano in ambienti di missione difficili
Soluzioni innovative di motori e movimenti di precisione per applicazioni militari e aerospaziali mission-critical
Tecnologie UAV all'avanguardia per primari della difesa, OEM di droni e integratori di sistemi
Se progettate, costruite o fornite Motori per droni, Crea un profilo per mettere in evidenza le tue competenze ed entrare in contatto con i visitatori che hanno un bisogno concreto delle tue soluzioni.
I motori dei droni militari convertono l’energia elettrica nella coppia meccanica necessaria per azionare eliche e rotori. Negli UAV per la difesa, la scelta del motore influisce sulla spinta, sull’autonomia, sulla capacità di carico utile, sul comportamento termico, sulla firma acustica e termica, nonché sulle dimensioni e sul peso dell’elettronica di potenza di supporto. La progettazione del sistema di propulsione è pertanto fondamentale, in quanto è necessario trovare un equilibrio tra prestazioni, dimensioni, peso e potenza.
Serie KBM di Kollmorgen.
La maggior parte delle moderne architetture di propulsione elettrica per UAV utilizza motori a magneti permanenti con controllo elettronico. La scelta del motore elettrico appropriato per un drone dipende dalla configurazione del velivolo, dalle caratteristiche dell’elica, dalla coppia e dalla velocità richieste, dal ciclo di lavoro, dal raffreddamento, dall’altitudine, dalla potenza elettrica disponibile e dai limiti di funzionamento continuo e di picco. È necessario considerare congiuntamente l’efficienza, la densità di potenza, l’affidabilità e la gestione termica.
I motori CC senza spazzole utilizzano la commutazione elettronica anziché spazzole meccaniche per controllare la corrente che attraversa gli avvolgimenti. Un motore BLDC per droni è in grado di garantire elevata efficienza, controllo reattivo, bassa manutenzione e un rapporto potenza-peso favorevole. Il motore, il regolatore elettronico di velocità (ESC), l’elica e l’alimentazione elettrica devono essere abbinati come un unico sistema. La corrente continua e di picco, la costante di velocità del motore e i limiti termici sono parametri di selezione importanti.
In un motore inrunner, il componente rotante è posizionato all’interno dello statore fisso. Questa configurazione consente di raggiungere elevate velocità di rotazione e di ottenere dimensioni compatte, rendendolo adatto a eliche di piccole dimensioni, ventilatori intubati o riduttori. La scelta di un motore inrunner per UAV richiede di tenere in considerazione la gamma di velocità, la coppia erogata, la tensione, i carichi sui cuscinetti e i requisiti di raffreddamento.
I motori outrunner collocano la parte rotante attorno allo statore, aumentando il raggio del rotore e consentendo una coppia utile a velocità di rotazione inferiori. Ciò può essere adatto a sistemi di propulsione a elica a trasmissione diretta, in cui l’eliminazione di un riduttore riduce la complessità e la massa. I motori brushless a rotore esterno per droni sono indicati per multirotori, velivoli a decollo e atterraggio verticale (VTOL) e altri velivoli che richiedono una coppia dell’elica relativamente elevata. Anche l’equilibratura, i cuscinetti e il raffreddamento richiedono attenzione.
I motori a flusso assiale dirigono il flusso magnetico principalmente lungo l’albero del motore anziché radialmente rispetto ad esso. La loro geometria consente di realizzare macchine compatte con elevata coppia e densità di potenza, caratteristiche preziose per i motori elettrici aerospaziali in cui lo spazio e la massa sono fortemente limitati. L’idoneità dipende anche dal raffreddamento, dall’integrità del rotore e dalla producibilità.
I motori a corrente continua con spazzole utilizzano spazzole meccaniche e un commutatore anziché la commutazione elettronica. I loro semplici requisiti di controllo possono adattarsi a determinati meccanismi a bassa potenza, di breve durata o specializzati; tuttavia, l’usura delle spazzole, la formazione di archi elettrici, la manutenzione e la minore efficienza li rendono meno appetibili per la propulsione primaria. Un motore per un piccolo drone può quindi avvalersi della tecnologia con spazzole laddove la semplicità e il costo prevalgano sui vantaggi della tecnologia senza spazzole.
Soluzioni di propulsione elettrica di UAV Propulsion Tech.
I velivoli multirotore controllano l’assetto e la posizione variando la spinta sui diversi rotori, il che comporta requisiti elevati in termini di reattività e controllo della velocità. I motori per quadricotteri devono garantire una capacità continua sufficiente per un volo stazionario prolungato. Per i motori destinati a droni da carico pesante, l’erogazione di coppia, la gestione termica, la capacità del sistema di alimentazione, la ridondanza e la risposta ai guasti assumono un’importanza sempre maggiore all’aumentare della massa del velivolo e del carico utile.
Un motore per droni ad ala fissa produce una spinta in avanti mentre le ali generano portanza aerodinamica. Il sistema di propulsione può quindi essere ottimizzato in funzione dell’efficienza di crociera, pur mantenendo potenza sufficiente per il decollo, la salita, le manovre e altre fasi di carico più elevato. L’adeguamento del diametro e del passo dell’elica alla velocità del motore, alla coppia, alla tensione e alle condizioni operative è fondamentale per una propulsione efficiente.
I motori elettriciVTOL possono essere dedicati alla portanza verticale, al volo in avanti o a entrambe le funzioni. I progetti di tipo «lift-and-cruise» utilizzano gruppi di propulsione separati, mentre i velivoli a rotori basculanti e ad ali basculanti reindirizzano la spinta durante la transizione. Tali configurazioni richiedono un coordinamento tra motori, elettronica di potenza, comandi di volo, raffreddamento e logica di gestione dei guasti.
I motori per le munizioni vaganti a propulsione elettrica devono essere selezionati in base al profilo completo della missione, inclusi lancio, salita, transito, volo stazionario e volo terminale. Le priorità possono includere dimensioni compatte, autonomia, bassa firma acustica e termica, controllo della velocità e funzionamento efficiente e prolungato. La scelta del motore e dell’elica deve tenere conto dei punti operativi relativi alla fase di volo stazionario e a quella terminale.
Gli UAV da carico possono esercitare carichi di propulsione notevoli durante il decollo, il volo stazionario, le manovre e il funzionamento con peso lordo elevato. I motori per droni da carico pesante richiedono pertanto un’adeguata capacità di coppia continua, margini termici, cuscinetti, elettronica di potenza e tolleranza ai guasti. Sono inoltre rilevanti i cicli ripetuti di carico elevato e la variazione del carico utile.
I motoriper droni di piccole dimensioni privilegiano la massa ridotta, le dimensioni compatte, l’efficienza e la compatibilità con batterie e ESC leggeri. Le operazioni tattiche possono esporre le apparecchiature di propulsione a vibrazioni, polvere, umidità, variazioni di temperatura e ripetute manipolazioni. L’intero gruppo di propulsione deve rimanere affidabile e facilmente manutenibile nell’ambiente di utilizzo previsto.
La ridotta densità dell’aria in quota altera le prestazioni dell’elica e può ridurre il raffreddamento convettivo del motore. I motori degli UAV a lunga autonomia traggono vantaggio da un’elevata efficienza, poiché le perdite elettriche generano calore e consumano l’energia immagazzinata. I progettisti dovrebbero tenere in considerazione il derating in quota, l’isolamento, la lubrificazione dei cuscinetti, il raffreddamento, il dimensionamento dell’elica e il campo operativo efficiente.
I motori dei droni militari fanno parte di un sistema interconnesso di propulsione e controllo di volo. Tra i punti di integrazione più importanti figurano:
A livello di velivolo, occorre inoltre valutare la compatibilità elettromagnetica, il raffreddamento, l’isolamento dalle vibrazioni e la ridondanza.
I requisiti di qualificazione variano a seconda del programma aeronautico, dell’installazione e dell’ambiente di destinazione. Tra le considerazioni rilevanti possono figurare:
La qualificazione dovrebbe tenere conto del sistema di propulsione installato e dell’ambiente operativo, non limitandosi alle sole prove sui motori isolati.
Lo sviluppo si concentra sempre più su una maggiore potenza specifica, una maggiore efficienza, un carico termico ridotto, la tolleranza ai guasti e una più stretta integrazione della propulsione. Tra le direzioni rilevanti figurano:
Per i futuri motori dei droni militari, i progressi nell’architettura, nei materiali, nell’elettronica di potenza, nel raffreddamento, nel monitoraggio dello stato di salute e nell’integrazione si svilupperanno probabilmente di pari passo, poiché i progettisti perseguono una maggiore capacità senza aumenti sproporzionati della massa del sistema.
Ricerca di aziende e prodotti
Abbonati all'eBrief settimanale
Gli ultimi sviluppi tecnici e ingegneristici direttamente nella vostra casella di posta elettronica - unitevi alle migliaia di ingegneri che la ricevono.