Eliche: diametro, passo, pale e perché cambiano tutto

L'elica è l'unico componente del drone che tocca l'aria: converte la coppia del motore in spinta, e ogni sua caratteristica si ripercuote su consumo, reattività, rumore e stabilità delle riprese. Si identifica con tre numeri, il diametro, il passo e il numero di pale, che vanno letti insieme al motore che la fa girare. Un'elica "5x4.3x3" ha 5 pollici di diametro, 4,3 pollici di passo teorico e tre pale.

È anche il componente che si danneggia più spesso e quello che più spesso viene trascurato. Per il quadro d'insieme dei componenti vedi la guida su come funziona un drone; qui si entra nel dettaglio.

Diametro: quanta aria sposti

Il diametro determina l'area spazzata dal disco rotore, cioè la quantità di aria che l'elica può accelerare. A parità di spinta richiesta, un diametro maggiore muove più aria a giri più bassi, e questo è più efficiente: è la ragione per cui un elicottero con un rotore da dieci metri è enormemente più efficiente di un quadricottero da cinque pollici a parità di peso sollevato, e per cui i droni long range usano eliche da 7-10 pollici.

Il prezzo si paga in due valute. Un'elica grande ha più inerzia, quindi risponde più lentamente ai comandi, e richiede più coppia al motore, quindi impone un KV più basso. Il diametro massimo utilizzabile lo fissa comunque il telaio: nel mondo FPV c'è una corrispondenza consolidata fra wheelbase ed elica, dai 31-40 mm dei tinywhoop indoor ai 5 pollici del freestyle standard su telai da 210-225 mm.

Passo: quanto avanzi a ogni giro

Il passo è la distanza teorica che l'elica percorrerebbe in un giro avanzando in un mezzo solido. Un passo alto significa più velocità di punta, più corrente assorbita e meno efficienza in volo stazionario; un passo basso significa più efficienza e più controllo, meno velocità.

Numero di pale

Aggiungere pale non raddoppia la spinta: le pale si disturbano a vicenda e il rendimento cala. Si aggiungono pale quando serve autorità di controllo in poco spazio, non quando serve efficienza.

Materiali

• Policarbonato (PC). Standard nell'FPV: flessibile, assorbe gli urti, non si scheggia facilmente.
• Nylon caricato vetro. Tipico dei droni consumer: buon compromesso fra rigidezza, peso e costo.
• Fibra di carbonio. Sui grandi multirotori professionali: rigida ed efficiente, ma fragile agli urti e decisamente pericolosa per le persone.

Sui droni consumer pieghevoli anche le pale si ripiegano per il trasporto. Il controllo prima del decollo è lo stesso che si fa sui bracci: verificare che ogni pala sia completamente estesa, ben seduta nella sede e serrata. Una pala non seduta correttamente è uno sbilanciamento in partenza.

Senso di rotazione: l'errore che ribalta il drone

Su un quadricottero standard le eliche anteriore-destra e posteriore-sinistra girano in un senso, le altre due nel senso opposto. Non è una convenzione estetica: le coppie di reazione dei motori si annullano solo se le rotazioni sono contrapposte in diagonale, ed è così che il drone non ruota su sé stesso.

Bilanciamento e vibrazioni

Un'elica sbilanciata introduce vibrazioni ad alta frequenza. L'IMU le legge come movimento reale del mezzo, e il flight controller reagisce a un movimento che non esiste: la stabilizzazione peggiora e nel video compare il jello, quella deformazione ondulata delle verticali tipica dei sensori con otturatore rolling.

Sui droni professionali il bilanciamento delle eliche è una voce di manutenzione periodica. Sui consumer non lo è: un'elica anche solo leggermente scheggiata si sostituisce. La formula da tenere a mente è che le eliche sono un materiale di consumo, non un ricambio: costano poco, si consumano per progetto, e si cambiano al primo dubbio.

Quando sostituirle

Il momento giusto è prima che il dubbio diventi certezza. In pratica:

• Dopo ogni volo, ispezione visiva: crepe, scheggiature sui bordi d'attacco, deformazioni, materiale mancante.
• Ogni 10-20 voli, verifica del serraggio delle eliche e delle viti dei motori.
• Ogni 50-100 voli o a ogni stagione, sostituzione preventiva del set completo.
• Sempre, dopo un contatto con qualsiasi cosa: un ramo, l'erba alta, una rete. Anche se a occhio sembrano intatte.

Il ritmo completo dei controlli è nella guida sulla manutenzione del drone, e l'ispezione delle eliche è una voce fissa della checklist pre-volo.

Paraeliche: cosa considerare

I paraeliche riducono il rischio di lesioni da taglio e proteggono il mezzo negli urti. Sono utili per il volo indoor, per chi sta imparando e quando si opera vicino a persone. Hanno però due effetti collaterali che vanno valutati.

Il primo è il peso: su un drone al limite dei 250 g possono far superare la soglia, cambiando la classe operativa del mezzo. Se i paraeliche fanno parte della certificazione, perché il costruttore li ha inclusi nella configurazione certificata, non c'è problema; se sono un accessorio aftermarket, sì. Su cosa comporta, vedi la guida alle classi C0-C6.

Il secondo è l'aerodinamica: aumentano la superficie esposta al vento e riducono l'autonomia.

Resta valido in ogni caso il principio di base: un'elica da cinque pollici in policarbonato a 25.000 giri taglia profondamente. Non si avvicinano mai le mani a un drone armato, e si disarma sempre prima di avvicinarsi.