Vento e turbolenza: quanto vento regge un drone e dove si nasconde il pericolo

Un drone consumer dichiara una resistenza al vento fra gli 8 e i 12 m/s, cioè fra 30 e 45 km/h circa. Quel numero descrive la velocità alla quale il mezzo riesce ancora a restare fermo in stazionario, non la condizione in cui è ragionevole lavorare. Il margine sensato è restare entro il 60-70% del valore dichiarato, e il parametro che davvero decide il volo non è il vento in cui il drone sta fermo: è il vento contro cui deve tornare a casa.

Il pericolo però raramente sta nel vento medio. Sta nelle raffiche e nella turbolenza, cioè in ciò che il vento diventa quando incontra qualcosa.

Cosa fa il vento a un drone

Tre effetti, tutti contemporanei.

Deriva. Per restare fermo in aria mossa il drone deve inclinarsi controvento e produrre una componente orizzontale di spinta. Sta consumando energia pur non spostandosi di un metro.

Consumo. L'energia spesa a contrastare il vento non è disponibile per il volo. Una pianificazione che regge in giornata calma può saltare con vento moderato, e il conto si presenta tutto insieme al momento del rientro. Se il tema ti interessa, la guida sull'autonomia reale del drone spiega perché il dichiarato non è mai il disponibile.

Rientro asimmetrico. Allontanarsi sottovento è facilissimo e veloce: il drone va, la batteria scende poco, la distanza cresce in fretta. Tornare significa risalire il vento a velocità ridotta e consumo alto. È il meccanismo che sta dietro alla maggior parte dei mancati rientri.

Il gradiente verticale: il vento che non senti

L'attrito con il terreno rallenta il flusso nello strato più basso dell'atmosfera. Il risultato è che la velocità del vento cresce con la quota: a 100 metri può essere il doppio di quella misurata a cinque metri da terra. Un decollo tranquillo non dice nulla su come sarà a quota di lavoro.

La transizione, poi, non è graduale: avviene su poche decine di metri e produce un gradiente che il drone attraversa in pochi secondi durante la salita. Rolla, deriva, perde quota per un istante. È una forma di wind shear a bassa quota, ed è il motivo per cui salire per gradini, un breve stazionario a 5-10 metri e poi a 30-50, è una pratica che vale i venti secondi che costa.

Raffiche: il numero che conta davvero

Il vento medio è una media su un intervallo di tempo. La raffica è un picco breve che può superarla di molto. Il sistema di stabilizzazione del drone reagisce alle variazioni dopo che sono avvenute: con vento costante si inclina una volta e resta lì, con raffiche corregge in continuazione.

Una scala di riferimento visiva utile quando non hai un anemometro è la Beaufort: forza 3 (3,4-5,4 m/s) muove le foglie; forza 4 (5,5-7,9 m/s) solleva polvere e carta e agita i rametti; forza 5 (8-10,7 m/s) fa oscillare gli arbusti. Il grado 5 è il limite pratico per la maggior parte dei droni consumer.

Turbolenza meccanica: la regola delle cinque-sette altezze

Quando il vento incontra un ostacolo solido, che sia un edificio, un filare o una cresta, il flusso si separa e a valle si forma una zona di vortici. La regola pratica che vale la pena memorizzare è che quella zona si estende per cinque-sette volte l'altezza dell'ostacolo.

Un edificio di 20 metri produce turbolenza fino a 100-140 metri sottovento. Una fila di pioppi alti 15 metri arriva a 75-100 metri: meno densa di quella di un muro, ma presente. Sopra il colmo di un tetto il flusso accelera e genera una corrente discendente che può schiacciare il drone di colpo se lo si fa passare a filo del bordo.

In montagna il fenomeno cambia scala. Le creste generano onde sottovento che si propagano per chilometri, e nelle valli strette il flusso si comprime fra due versanti e accelera per effetto Venturi: una valle con 20 km/h all'imboccatura può averne 40 al centro. Ne parliamo in dettaglio nella guida su drone in montagna.

Turbolenza termica: il problema delle ore centrali

Superfici diverse assorbono radiazione solare in modo diverso. L'asfalto di un parcheggio, un tetto in tegole, un capannone industriale si scaldano molto più di un prato o di uno specchio d'acqua. L'aria sopra si riscalda, diventa meno densa e sale a bolle.

Le termiche più forti si formano fra la tarda mattinata e il primo pomeriggio, in giornate soleggiate e poco ventose, cioè proprio nelle condizioni che sembrano ideali. Il drone si solleva entrando in una bolla e cade uscendone; in modalità stabilizzata compensa, ma su un volo lungo in piena estate la batteria può scaricarsi in modo sensibilmente più rapido rispetto a una giornata calma e fresca.

La soluzione è l'orario: prima delle nove del mattino o dopo le cinque del pomeriggio, evitando di volare basso sopra grandi superfici scure in pieno sole.

Turbolenza urbana: canyon, spigoli e ricircoli

L'ambiente costruito produce tre fenomeni specifici.

Il canyon stradale è una via stretta fra edifici alti: incanala il flusso e lo accelera del 30-50% rispetto al vento sopra i tetti, aggiungendoci la turbolenza dei contatti con le facciate.

I vortici d'angolo si formano agli spigoli degli edifici alti e sono piccoli mulinelli verticali capaci di spostare lateralmente il drone di due o tre metri in un istante. Sono la ragione per cui le riprese ravvicinate di facciate sono fra le più impegnative che esistano.

Il ricircolo avviene nelle corti chiuse e nei piazzali bordati: il vento crea zone dove la direzione si inverte rispetto al flusso esterno. Puoi avere vento da nord sopra i tetti e vento da sud in piazza, e la bandiera che guardi ti sta dicendo la cosa sbagliata.

Come leggere le previsioni di vento

Una previsione di vento utile a un pilota di drone deve rispondere a quattro domande, e le app generaliste ne coprono al massimo due.

1. Velocità media alla quota di lavoro, non solo al suolo. I modelli meteo forniscono profili verticali: il valore a 10 metri e quello a 100 metri sono dati diversi e servono entrambi.
2. Raffiche previste, come valore separato dalla media.
3. Direzione, che decide dove sono i rotori sottovento nel tuo sito e da che parte conviene allontanarsi.
4. Evoluzione oraria, perché una finestra di due ore può aprirsi e chiudersi dentro una giornata classificata "ventosa".

Quando due modelli divergono sul vento della stessa ora, la divergenza è essa stessa un'informazione: significa che la giornata è incerta e che i margini vanno allargati. Quali strumenti usare e in che ordine è spiegato in app e siti meteo per droni; il quadro generale dei fattori meteo sta nella guida al meteo per piloti di droni.