ITUB20153894A1

ITUB20153894A1 - Drone structure with high aerodynamic efficiency

Info

Publication number: ITUB20153894A1
Application number: ITUB2015A003894A
Authority: IT
Inventors: Vittorio Cipolla; Aldo Frediani; Eugenio Lonigro; Fabrizio Oliviero; Emanuele Rizzo
Original assignee: Skybox Eng S R L
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-03-25

Description

"Struttura di drone ad elevata efficienza aerodinamica" "High aerodynamic efficiency drone structure"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Ambito dell' invenzione Scope of the invention

La presente invenzione riguarda una struttura di drone ad ala rotante con capacità di volo a punto fisso. The present invention relates to a rotary wing drone structure with fixed point flight capability.

In particolare , 1'invenzione riguarda un drone ad elevata efficienza aerodinamica e bassi consumi. In particular, the invention relates to a drone with high aerodynamic efficiency and low consumption.

Descrizione della tecnica nota Description of the prior art

Recentemente lo sviluppo di veicoli aerei senza pilota, o unmanned aerial vehicles (UAV), in particolare con propulsione ad elica, ha portato ad un'elevata diffusione commerciale , permettendo 1'uso di tali dispositivi nei settori più diversi, dall'hobbistica alla supervisione di zone non raggiungibili dall'uomo, dalla fotogrammetria alle riprese cinematografiche, e così via. Recently the development of unmanned aerial vehicles (UAVs), in particular with propeller propulsion, has led to a high commercial diffusion, allowing the use of these devices in the most diverse sectors, from hobby to supervision. of areas not reachable by man, from photogrammetry to film shooting, and so on.

In particolare, l'impiego di una sensoristica inerziale estremamente precisa e di computer di bordo in grado di gestire software sempre più potenti ha portato guesti veicoli aerei ad essere estremamente semplici da manovrare, rendendo la guida di guesto tipo di droni ormai alla portata di molti e non solo di utenti esperti. In particular, the use of extremely precise inertial sensors and on-board computers capable of managing increasingly powerful software has led these aerial vehicles to be extremely simple to maneuver, making driving this type of drone now within the reach of many. and not just expert users.

Un ulteriore motivo di diffusione di tali dispositivi è il notevole abbattimento dei costi dei diversi componenti, e in particolare di batterie, processori e sensoristica. A further reason for the diffusion of these devices is the considerable reduction in the costs of the various components, and in particular of batteries, processors and sensors.

Tuttavia, per quanto le attuali batterie abbiano avuto un notevole sviluppo in termini di dimensione e capacità energetica, la questione dell'autonomia è ancora il principale problema dei velivoli senza pilota. However, although the current batteries have had a remarkable development in terms of size and energy capacity, the issue of autonomy is still the main problem of unmanned aircraft.

Attualmente , i droni commerciali maggiormente diffusi hanno un peso massimo al decollo inferiore ai 25 kg, fanno uso di una propulsione ad elica e sono alimentati elettricamente in modo da poter ridurre le dimensioni del velivolo . Solitamente tale tipologia di droni non riesce a superare i 30 minuti di autonomia. Per avere maggiore autonomia occorre affidarsi a droni di maggiori dimensioni e costi più elevati che permettano 1'utilizzo di motori a combustione interna . Currently, the most popular commercial drones have a maximum take-off weight of less than 25 kg, use a propeller propulsion and are electrically powered so that they can reduce the size of the aircraft. Usually this type of drones cannot exceed 30 minutes of autonomy. To have greater autonomy, it is necessary to rely on drones of greater size and higher costs that allow the use of internal combustion engines.

Sono state proposte numerose soluzioni volte ad aumentare 1'autonomia di volo di droni che non facciano uso di motori a combustione interna, come ad esempio 1'installazione di celle fotovoltaiche sul telaio o l'utilizzo di piccoli motori a idrogeno. Numerous solutions have been proposed aimed at increasing the flight range of drones that do not use internal combustion engines, such as the installation of photovoltaic cells on the frame or the use of small hydrogen engines.

Tuttavia, la maggior parte delle nuove soluzioni per 1'incremento di autonomia risultano ad oggi molto costose e poco affidabili. However, most of the new solutions for increasing autonomy are currently very expensive and not very reliable.

Inoltre , queste soluzioni generalmente non lavorano nella direzione di un maggiore risparmio energetico, bensì in quello dell'aumento della capacità energetica a bordo. Furthermore, these solutions generally do not work in the direction of greater energy savings, but in that of increasing the energy capacity on board.

Come noto, uno dei fattori di maggiore consumo energetico in un drone con propulsori ad elica è il mantenimento della posizione del drone durante il volo a punto fisso. Per di più, in tale condizione di volo, il drone deve continuamente fronteggiare correnti di vento laterali , che contrasta mediante piccole ma continue variazioni di assetto aerodinamico comandate sulla base dei dati ricevuti dai sensori di inerzia . Ovviamente , la forza che il drone deve contrastare è proporzionale al coefficiente di resistenza orizzontale che il telaio oppone al vento. E dunque anche 1' energia consumata dipende indirettamente dalla forma del telaio . As is known, one of the factors of greater energy consumption in a drone with propeller thrusters is the maintenance of the position of the drone during fixed-point flight. Moreover, in this flight condition, the drone must continuously face lateral wind currents, which it contrasts by means of small but continuous variations in aerodynamic attitude controlled on the basis of the data received from the inertia sensors. Obviously, the force that the drone has to counter is proportional to the horizontal drag coefficient that the frame opposes to the wind. And therefore also the energy consumed indirectly depends on the shape of the frame.

Tuttavia, generalmente il telaio dei droni con propulsori ad elica è ottimizzato per aumentare la stabilità durante le fasi di moto, e non durante il volo a punto fisso. However, generally the frame of drones with propeller thrusters is optimized to increase stability during motion phases, and not during fixed point flight.

Un esempio è riportato in W093 03961 Al, in cui è rivendicato un drone con telaio di forma toroidale e due rotori coassiali per la propulsione ad elica. In particolare, il telaio è ottimizzato per minimizzare il momento picchiante durante il volo traslato, e così aumentarne la stabilità. An example is reported in W093 03961 A1, where a drone with a toroidal frame and two coaxial rotors for propeller propulsion is claimed. In particular, the frame is optimized to minimize the impacting moment during translated flight, and thus increase its stability.

Come detto, però, anche questa soluzione è inefficace nell' aumentare 1' efficienza aerodinamica del telaio, ed in particolare non dà né contributi all'aumento di portanza né alla riduzione della resistenza opposta alle raffiche di vento laterale durante il volo a punto fisso, e dunque non permette un concreto risparmio enerqetico del velivolo. As mentioned, however, even this solution is ineffective in increasing the aerodynamic efficiency of the frame, and in particular it does not contribute to the increase in lift or to the reduction of the resistance opposed to gusts of crosswind during fixed-point flight. and therefore does not allow a concrete energy saving of the aircraft.

Sintesi dell' invenzione Summary of the invention

È quindi scopo della presente invenzione fornire una struttura di drone che incrementi 1' efficienza aerodinamica del telaio, aumentando la spinta a parità di potenza fornita e riducendo la resistenza aerodinamica opposta dal telaio, in presenza di vento laterale. It is therefore an object of the present invention to provide a drone structure which increases the aerodynamic efficiency of the frame, increasing the thrust with the same power supplied and reducing the aerodynamic resistance opposed by the frame, in the presence of crosswinds.

E anche scopo della presente invenzione fornire una siffatta struttura di drone che permetta di modificare velocemente alcune parti del telaio per poterne modificare l'aerodinamica in funzione delle missioni di volo. It is also an object of the present invention to provide such a drone structure which allows to quickly modify some parts of the frame in order to be able to modify the aerodynamics according to the flight missions.

E inoltre scopo della presente invenzione fornire una siffatta struttura di drone che permetta di sfruttare il flusso indotto dalle eliche per aumentare la portanza del telaio . It is also an object of the present invention to provide such a drone structure that allows to exploit the flux induced by the propellers to increase the lift of the frame.

Infine, la suddetta struttura costituisce una protezione da e per le eliche , permettendo al drone di muoversi in sicurezza rispetto all'ambiente circostante . Finally, the aforementioned structure constitutes a protection to and from the propellers, allowing the drone to move safely with respect to the surrounding environment.

Questi ed altri scopi sono raggiunti da una struttura di drone comprendente: These and other purposes are achieved by a drone structure comprising:

— almeno un elemento propulsore atto a generare forza di portanza e/o di spinta; - at least one propulsion element capable of generating lift and / or thrust force;

— un telaio comprendente un modulo di protezione per ciascun elemento propulsore , detto o ciascun modulo di protezione avendo forma toroidale e definendo un asse di rotazione x e un piano n ortogonale ad esso; - a frame comprising a protection module for each driving element, said or each protection module having a toroidal shape and defining an axis of rotation x and a plane n orthogonal to it;

la cui caratteristica principale è che detto o ciascun modulo di protezione comprende una parete esterna avente , in sezione , una forma a "C" con concavità rivolta verso 1'elemento propulsore , detta parete esterna avendo un'estremità superiore e un'estremità inferiore , the main characteristic of which is that said or each protection module comprises an external wall having, in section, a "C" shape with concavity facing the propulsion element, said external wall having an upper end and a lower end,

e che detto o ciascun modulo di protezione comprende una parete interna avente , in sezione, la forma del dorso di un profilo alare, detta parete interna avendo un bordo di attacco, posto in prossimità dell'estremità superiore , e un bordo di uscita, posto in prossimità dell' estremità inferiore, and that said or each protection module comprises an internal wall having, in section, the shape of the back of an airfoil, said internal wall having a leading edge, placed near the upper end, and a trailing edge, placed near the lower extremity,

in modo tale che la combinazione tra il salto di pressione generato dal propulsore e la conformazione del modulo di protezione produca un aumento dell' efficienza aerodinamica del modulo di protezione, in particolare aumentandone la portanza e riducendone la resistenza opposta ad un flusso d'aria proveniente da una direzione parallela al piano n. in such a way that the combination between the pressure jump generated by the engine and the conformation of the protection module produces an increase in the aerodynamic efficiency of the protection module, in particular by increasing its lift and reducing the resistance opposed to an air flow coming from a direction parallel to plane no.

In tal modo, un flusso d'aria laterale, generato sia dall'aspirazione dei propulsori, sia da eventuali raffiche di vento, genera minori spostamenti della struttura di drone, in modo tale che sia necessario un minore dispendio energetico per mantenere il drone stabilmente in volo nella configurazione di hovering, o volo a punto fisso. Inoltre, tale flusso viene sfruttato, grazie alla particolare conformazione geometrica del telaio, per produrre una maggiore forza di portanza. In this way, a lateral air flow, generated both by the aspiration of the thrusters and by any gusts of wind, generates less displacement of the drone structure, so that less energy is required to keep the drone steadily in place. flight in the hovering configuration, or fixed point flight. Moreover, this flow is exploited, thanks to the particular geometric shape of the frame, to produce a greater lifting force.

Come detto, tale incremento di portanza deriva da un effetto combinato tra il salto di pressione prodotto dalle eliche e la particolare conformazione della sezione del telaio, che vanno a produrre una sovrappressione sulla parte inferiore della parete esterna, aumentando la portanza anche rispetto a eliche intubate che fanno uso di pareti interne analoghe a guella della presente invenzione. As mentioned, this lift increase derives from a combined effect between the pressure jump produced by the propellers and the particular conformation of the frame section, which produce an overpressure on the lower part of the external wall, increasing the lift even compared to ducted propellers. which make use of internal walls similar to that of the present invention.

Tala incremento di portanza può arrivare intorno al 30-50% a parità di potenza erogata dai propulsori. This increase in lift can reach around 30-50% with the same power delivered by the engines.

In particolare , il bordo di attacco coincide sostanzialmente con 1'estremità superiore e il bordo di uscita coincide sostanzialmente con l'estremità inferiore, in modo tale che la parete interna e la parete esterna formino una superficie chiusa. In tal modo, si ottimizza ulteriormente l'efficienza del profilo opposto al vento laterale , riducendone la resistenza ed aumentandone la portanza . In particular, the leading edge substantially coincides with the upper end and the trailing edge substantially coincides with the lower end, so that the inner wall and the outer wall form a closed surface. In this way, the efficiency of the profile opposite to the crosswind is further optimized, reducing its resistance and increasing its lift.

In particolare, la parete interna ha, in sezione, la forma del dorso di un profilo alare avente: In particular, the internal wall has, in section, the shape of the back of an airfoil having:

— una corda c pari alla lunghezza del segmento congiungente il bordo di attacco e il bordo di uscita; - a chord c equal to the length of the segment joining the leading edge and the trailing edge;

— una freccia massima F pari alla massima distanza tra il suddetto segmento e la linea media M del profilo alare ; - a maximum deflection F equal to the maximum distance between the aforesaid segment and the average line M of the airfoil;

— una curvatura k pari al rapporto F/c. - a curvature k equal to the ratio F / c.

In particolare, la curvatura k ha un valore compreso tra 0.01 e 0.2. In particular, the curvature k has a value between 0.01 and 0.2.

Vantaggiosamente, la curvatura k ha un valore compreso tra 0.05 e 0.10. Advantageously, the curvature k has a value between 0.05 and 0.10.

In particolare , la tangente alla parete interna in corrispondenza del bordo di attacco forma un angolo oc con il piano n maggiore di 150°, preferibilmente maggiore di 170°. In particular, the tangent to the inner wall at the leading edge forms an angle oc with the plane n greater than 150 °, preferably greater than 170 °.

Vantaggiosamente , il segmento congiungente il bordo di attacco e il bordo di uscita forma con il piano n un angolo β compreso fra 90° e 150°, e preferibilmente fra 110° e 130°. Advantageously, the segment joining the leading edge and the trailing edge forms an angle β with the plane n comprised between 90 ° and 150 °, and preferably between 110 ° and 130 °.

Vantaggiosamente, il telaio comprende una pluralità di moduli di protezione accoppiati ad una pluralità di elementi propulsori , detti moduli di protezione essendo connessi fra loro mediante una base di supporto. Advantageously, the frame comprises a plurality of protection modules coupled to a plurality of driving elements, said protection modules being connected to each other by means of a support base.

In particolare, il telaio comprende 4 moduli di protezione e 4 elementi propulsori. In particular, the frame includes 4 protection modules and 4 propulsion elements.

In particolare, il telaio comprende 6 moduli di protezione e 6 elementi propulsori. In particular, the frame includes 6 protection modules and 6 propulsion elements.

In particolare, la base di supporto è atta a contenere strumenti di bordo, accelerometri , sensori di inerzia, strumenti ottici, e altro. In particular, the support base is suitable for containing on-board instruments, accelerometers, inertia sensors, optical instruments, and more.

Alternativamente , tutta guesta strumentazione può essere contenuta nello spazio tra la parete interna e la parete esterna del modulo di protezione. Alternatively, all of this instrumentation can be contained in the space between the inner wall and the outer wall of the protection module.

Vantaggiosamente, gli elementi propulsori sono connessi fra loro e al telaio mediante una striscia di sostegno. Advantageously, the propulsion elements are connected to each other and to the frame by means of a support strip.

In particolare, detto o ciascun elemento propulsore comprende un'elica e uno statore. In particular, said or each propelling element comprises a propeller and a stator.

In alternativa ciascun elemento propulsore può comprendere due eliche controrotanti. Alternatively, each propelling element can comprise two counter-rotating propellers.

In particolare, l'elica dell'elemento propulsore ruota su un piano sostanzialmente coincidente con il piano n. In particular, the propeller of the propelling element rotates on a plane substantially coinciding with plane n.

Vantaggiosamente , è inoltre previsto un sistema di appoggio atto a sostenere il telaio quando la struttura di drone non è in volo. Advantageously, a support system is also provided for supporting the frame when the drone structure is not in flight.

In particolare, il sistema di appoggio comprende 3 o più gambe connesse tra loro . In particolare, tali gambe possono essere retrattili . In particular, the support system comprises 3 or more legs connected to each other. In particular, such legs can be retractable.

Vantaggiosamente , in prossimità del bordo di attacco della parete interna è prevista una superficie di ipers ostentazione atta ad aumentare la portanza generata. Advantageously, near the leading edge of the inner wall there is a hypersostent surface suitable to increase the lift generated.

Vantaggiosamente , le pareti interne dei moduli di protezione sono connesse fra loro e alla base di supporto costituendo una porzione interna, e le pareti esterne sono connesse fra loro costituendo una porzione esterna. Inoltre, la porzione interna e la porzione esterna sono accoppiate mediante mezzi di connessione reversibili . In questo modo è possibile sostituire una delle due porzioni, in caso di guasto o in caso, ad esempio, si voglia installare una porzione esterna con profilo differente. Advantageously, the internal walls of the protection modules are connected to each other and to the support base constituting an internal portion, and the external walls are connected to each other constituting an external portion. Furthermore, the inner portion and the outer portion are coupled by reversible connection means. In this way it is possible to replace one of the two portions, in case of failure or in case, for example, you want to install an external portion with a different profile.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Ulteriori caratteristiche e/ o vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiari con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui: Further characteristics and / or advantages of the present invention will become clearer with the following description of an embodiment thereof, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

— la figura 1 mostra in prospettiva una prima forma realizzativa dell' invenzione in cui è presente un solo modulo di protezione ed un solo propulsore; — la figura 2 mostra in sezione trasversale la forma realizzativa di figura 1; Figure 1 shows in perspective a first embodiment of the invention in which there is only one protection module and only one engine; Figure 2 shows the embodiment of Figure 1 in cross section;

— la figura 2A mostra schematicamente in sezione una possibile forma realizzativa di un modulo di protezione; Figure 2A schematically shows in section a possible embodiment of a protection module;

— la figura 2B mostra schematicamente in sezione una forma realizzativa di un modulo di protezione alternativa a guella di figura 2A; Figure 2B schematically shows in section an embodiment of an alternative protection module similar to that of Figure 2A;

— la figura 3A mostra il profilo di pressioni su una sezione di un modulo di protezione; - figure 3A shows the pressure profile on a section of a protection module;

— la figura 3A mostra il profilo di pressioni su una sezione di un modulo di protezione su cui è prevista una superficie di ipersostentazione; - figure 3A shows the pressure profile on a section of a protection module on which a hypersostent surface is provided;

— la figura 4 mostra in prospettiva una seconda forma realizzativa dell' invenzione in cui sono presenti 4 moduli di protezione e 4 propulsori ; - figure 4 is a perspective view of a second embodiment of the invention in which there are 4 protection modules and 4 thrusters;

— la figura 5 mostra in vista dall'altro la forma realizzativa di figura 4; Figure 5 shows in view from the other the embodiment of Figure 4;

— la figura 6 mostra in prospettiva una seconda forma realizzativa dell' invenzione in cui sono presenti 6 moduli di protezione e 6 propulsori; - figure 6 is a perspective view of a second embodiment of the invention in which there are 6 protection modules and 6 thrusters;

— la figura 7 mostra la forma realizzativa di figura 6 secondo un'altra prospettiva; Figure 7 shows the embodiment of figure 6 from another perspective;

— la figura 8A mostra in sezione la forma realizzativa di figura 6; Figure 8A shows the embodiment of figure 6 in section;

— la figura 8B mostra in vista dall'alto la forma realizzativa di figura 6; Figure 8B shows in a top view the embodiment of figure 6;

— la figura 9 mostra in prospettiva una variante della forma realizzativa di figura 6, in cui è presente una striscia di sostegno dei propulsori; — la figura 10 mostra la forma realizzativa di figura 9 secondo un'altra prospettiva; Figure 9 is a perspective view of a variant of the embodiment of Figure 6, in which there is a support strip for the thrusters; Figure 10 shows the embodiment of figure 9 from another perspective;

— la figura 11A mostra in sezione la forma realizzativa di figura 9; - figure 11A shows in section the embodiment of figure 9;

— la figura 11B mostra in vista dall'alto la forma realizzativa di figura 9. - figure 11B shows in a top view the embodiment of figure 9.

Descrizione di alcune forme realizzative preferite Con riferimento alle figure 1 e 2A, in una prima forma realizzativa, la struttura di drone 100 comprende un elemento propulsore 110, atto a generare forza di portanza e/o di spinta, e un telaio 120 costituito da un modulo di protezione 125 . In particolare, il modulo di protezione 125 ha forma toroidale e definisce un asse di rotazione x e un piano n ortogonale ad esso. Il modulo di protezione 125 comprende una parete esterna 125a ed una parete interna 125b. Description of some preferred embodiments With reference to Figures 1 and 2A, in a first embodiment, the drone structure 100 comprises a propulsion element 110, suitable for generating lift and / or thrust force, and a frame 120 consisting of a protection module 125. In particular, the protection module 125 has a toroidal shape and defines an axis of rotation x and a plane n orthogonal to it. The protection module 125 comprises an external wall 125a and an internal wall 125b.

In particolare, con riferimento anche alle figure 2A e 2B, la parete esterna 125a ha, in sezione, una forma a "C" con concavità rivolta verso la parete interna 125b, ed ha inoltre un'estremità superiore 125a' e un'estremità inferiore 125a' '. La parete interna 125b ha invece, in sezione, la forma del dorso di un profilo alare avente un bordo di attacco 125b' , posto in prossimità dell'estremità superiore 125a', e un bordo di uscita 125b'', posto in prossimità dell'estremità inferiore 125a''. In particular, with reference also to Figures 2A and 2B, the external wall 125a has, in section, a "C" shape with a concavity facing the internal wall 125b, and also has an upper end 125a 'and a lower end 125a ''. The internal wall 125b, on the other hand, has, in section, the shape of the back of an airfoil having a leading edge 125b ', placed near the upper end 125a', and a trailing edge 125b ', placed near the lower end 125a ''.

Nella forma realizzativa di figura 2A è mostrata schematicamente una forma realizzativa del modulo di protezione 125 in cui bordo di attacco 125b' è sovrapposto all'estremità superiore 125a' e il bordo di uscita 125b'' è sovrapposto all' estremità inferiore 125a' '. In tale forma realizzativa, quindi, la parete interna 125b e la parete interna 125a sono unite e il modulo di protezione 125 presenta una geometria chiusa. In the embodiment of figure 2A an embodiment of the protection module 125 is schematically shown in which the leading edge 125b 'is superimposed on the upper end 125a' and the trailing edge 125b '' is superimposed on the lower end 125a ''. In this embodiment, therefore, the internal wall 125b and the internal wall 125a are joined and the protection module 125 has a closed geometry.

Nella forma realizzativa di figura 2B, invece, la parete interna 125b e la parete interna 125a non sono unite e il modulo di protezione 125 presenta una geometria aperta. In the embodiment of Figure 2B, on the other hand, the internal wall 125b and the internal wall 125a are not joined and the protection module 125 has an open geometry.

In entrambe le forme realizzative, 1'effetto tecnico della presente invenzione è quello di sfruttare un flusso d'aria proveniente da una direzione parallela al piano n per incrementare 1' efficienza aerodinamica del modulo di protezione 125 , in particolare aumentandone la spinta e riducendone la resistenza, anche in caso di raffiche di vento laterale. In particolare, tale flusso d'aria laterale impatta sul modulo di protezione 125 a causa sia dell' aspirazione creata dal propulsore 110, sia eventualmente per la presenza di vento laterale. In both embodiments, the technical effect of the present invention is to exploit an air flow coming from a direction parallel to the plane n to increase the aerodynamic efficiency of the protection module 125, in particular by increasing its thrust and reducing its resistance, even in case of gusts of crosswind. In particular, this lateral air flow impacts on the protection module 125 due both to the suction created by the propeller 110 and possibly to the presence of side wind.

Con riferimento anche alla figura 3A, quando tale flusso incontra il modulo di protezione 125 esso rimane attaccato alla parete interna 125b grazie al fatto che essa presenta una forma a profilo alare a bassa incidenza rispetto alla direzione iniziale del flusso. Viene quindi generata una depressione sulla parte superiore della parete interna 125b, e contemporaneamente viene creata una sovrappressione nella parte inferiore della parete esterna 12 5a . Questo porta il modulo di protezione 125 non solo ad opporre una minima resistenza alle raffiche di vento laterali, con conseguente riduzione dell'energia necessaria allo stazionamento in volo del drone , ma anche a produrre un aumento della portanza generata . With reference also to Figure 3A, when this flow encounters the protection module 125 it remains attached to the internal wall 125b thanks to the fact that it has an airfoil shape with a low incidence with respect to the initial direction of the flow. A depression is then generated on the upper part of the inner wall 125b, and at the same time an overpressure is created in the lower part of the outer wall 12 5a. This leads the protection module 125 not only to oppose a minimum resistance to lateral gusts of wind, with a consequent reduction of the energy necessary for parking the drone in flight, but also to produce an increase in the lift generated.

Con riferimento alle figure 2A e 2B, è possibile definire alcuni parametri caratteristici del profilo alare il cui dorso costituisce la parete interna 125b. With reference to Figures 2A and 2B, it is possible to define some characteristic parameters of the airfoil whose back constitutes the internal wall 125b.

In particolare , si definiscono la corda c come la lunghezza del segmento congiungente il bordo di attacco 125b' e il bordo di uscita 125b'' , e la freccia massima F come la massima distanza tra il suddetto segmento e la linea media M del profilo alare . Inoltre, si definisce la curvatura k come il rapporto F/c. In particular, the chord c is defined as the length of the segment joining the leading edge 125b 'and the trailing edge 125b' ', and the maximum deflection F as the maximum distance between said segment and the average line M of the airfoil . Furthermore, curvature k is defined as the ratio F / c.

In una forma realizzativa preferita dell'invenzione la curvatura k ha un valore compreso tra 0.05 e 0.10 In a preferred embodiment of the invention, the curvature k has a value between 0.05 and 0.10

Si definisce poi 1'angolo a che si forma tra il piano n e la tangente alla parete interna 12 5b in corrispondenza del bordo di attacco 125b' . In una forma realizzativa preferita dell' invenzione tale angolo a è maggiore di 170 °, in modo tale da ridurre la possibilità di distacco del flusso dalla parete. The angle a which is formed between the plane n and the tangent to the internal wall 12 5b at the leading edge 125b 'is then defined. In a preferred embodiment of the invention, this angle a is greater than 170 °, so as to reduce the possibility of detachment of the flow from the wall.

Si definisce ancora l' angolo β che si forma tra il piano n e il segmento congiungente il bordo di attacco 125b' e il bordo di uscita 125b' '. In una forma realizzativa preferita dell' invenzione tale angolo a è compreso fra 110° e 130°. Again we define the angle β that forms between the plane n and the segment joining the leading edge 125b 'and the trailing edge 125b' '. In a preferred embodiment of the invention, this angle a is comprised between 110 ° and 130 °.

Con riferimento alla figura 3B, in una forma realizzativa alternativa del telaio 120 è inoltre prevista una superficie di ipersostentazione 126b, in prossimità del dorso della parete interna 125b, atta ad aumentare il picco di aspirazione nella parte superiore del modulo di protezione 125, in modo tale da aumentare la portanza generata. With reference to Figure 3B, in an alternative embodiment of the frame 120 a hypersostent surface 126b is also provided, near the back of the internal wall 125b, able to increase the suction peak in the upper part of the protection module 125, so as to such as to increase the lift generated.

Con riferimento alle figure 4 e 5 , in una forma realizzativa della presente invenzione il telaio 120 comprende 4 moduli di protezione 125 accoppiati a 4 elementi propulsori 110. In particolare, i moduli di protezione 125 sono connessi fra loro mediante una base di supporto 130. Vantaggiosamente, la base di supporto è atta a contenere strumenti di bordo, accelerometri , sensori di inerzia, strumenti ottici, ecc . With reference to Figures 4 and 5, in an embodiment of the present invention the frame 120 comprises 4 protection modules 125 coupled to 4 driving elements 110. In particular, the protection modules 125 are connected to each other by means of a support base 130. Advantageously, the support base is adapted to contain on-board instruments, accelerometers, inertia sensors, optical instruments, etc.

Con riferimento alle figure 6, 7, 8A e 8B, in una forma realizzativa alternativa a guella delle figure precedenti, il telaio 120 comprende 6 moduli di protezione 125 accoppiati a 6 elementi propulsori 110. In tale forma realizzativa i propulsori 110 sono connessi fra loro e al telaio 120 mediante una striscia di sostegno 129 di forma esagonale . With reference to figures 6, 7, 8A and 8B, in an alternative embodiment to the previous figures, the frame 120 comprises 6 protection modules 125 coupled to 6 propulsion elements 110. In this embodiment the propellers 110 are connected to each other and to the frame 120 by means of a support strip 129 of hexagonal shape.

In tale forma realizzativa è inoltre previsto un sistema di appoggio 140 atto a sostenere il telaio 120 guando la struttura di drone 100 non è in volo. In this embodiment, a support system 140 is also provided which is adapted to support the frame 120 when the drone structure 100 is not in flight.

Con riferimento alle figure 9 , 10, H A e 11B , in una variante della forma realizzativa mostrata nelle figure precedenti , i propulsori 110 sono connessi fra loro e al telaio 120 mediante una striscia di sostegno 129 di forma circolare . With reference to figures 9, 10, H A and 11B, in a variant of the embodiment shown in the previous figures, the propellers 110 are connected to each other and to the frame 120 by means of a supporting strip 129 of circular shape.

La descrizione di cui sopra di alcune forme realizzative specifiche è in grado di mostrare 1'invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica . I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall' ambito dell' invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo. The above description of some specific embodiments is able to show the invention from the conceptual point of view so that others, using the known art, will be able to modify and / or adapt this specific embodiment in various applications without further research and without departing from the inventive concept, and, therefore, it is understood that such adaptations and modifications will be considered as equivalent to the specific embodiment. The means and materials for carrying out the various functions described may be of various nature without thereby departing from the scope of the invention. It is understood that the expressions or terminology used have a purely descriptive purpose and therefore not limitative.

Claims

CLAIMS 1. A drone structure (100) comprising: - at least one propulsion element (110) capable of generating lift and / or thrust force; - a frame (120) comprising a protection module (125) for each propelling element (110), called or each protection module (125) having a toroidal shape and defining an axis of rotation x and a plane n orthogonal to said axis of rotation x; said drone structure (100) being characterized in that said or each protection module (125) comprises an external wall (125a) having, in section, a "C" shape with concavity facing towards said propelling element (110), said outer wall (125a) having an upper end (125a <f>) and a lower end (125a ''), and in that said or each protection module (125) comprises an inner wall (125b) having, in section, the shape of the back of an airfoil, said inner wall (125b) having a leading edge (125b '), placed near said upper end (125a '), and a trailing edge (125b' '), placed near said lower end (125a' '), so that the combination of the pressure drop generated by said or each thruster (110) and the conformation of said or each protection module (125) produces an increase in the aerodynamic efficiency of said or each protection module (125), in particular by increasing its lift and reducing its resistance opposed to a flow of air coming from a direction parallel to said plane n.

2, Drone structure (100), according to claim 1, wherein said leading edge (125b ') substantially coincides with said upper end (125a') and said trailing edge (125b '<f>) substantially coincides with said lower end (125a ''), so that said inner wall (125a) and said outer wall (125a) form a closed surface.

3. Drone structure (100), according to claim 1, wherein said inner wall (125b) has, in section, the shape of the back of an airfoil having: - a chord c equal to the length of the segment joining said leading edge (125b ') and said trailing edge (125b); - a maximum deflection F equal to the maximum distance between said segment and the average line M of said airfoil; - a curvature k equal to the ratio F / c; said curvature k having a value between 0.05 and 0.10.

Drone structure (100), according to claim 1, wherein, the tangent of said inner wall (125a) at said leading edge (125b ') forms an angle a greater than 170 ° with said plane n.

5. Drone structure (100), according to claim 1, wherein the segment joining said leading edge (125b <f>) and said trailing edge (125b '') forms with said plane n an angle β comprised between 110 ° and 130 °.

6. Drone structure (100), according to claim 1, wherein, said frame (120) comprises a plurality of protection modules (125) coupled to a plurality of propulsion elements (110), said protection modules (125) being connected to each other by means of a support base (130).

Drone structure (100), according to claim 6, in which said propulsion elements (110) are connected to each other and to said frame (120) by means of a support strip (129).

Drone structure (100), according to claim 1, wherein said or each propulsion element (110) comprises a propeller and a stator.

Drone structure (100), according to claim 1, in which a hypersostent surface (126b) is provided near said leading edge (125b ') of said inner wall (125b), suitable for increasing the lift generated.

10, Drone structure (100), according to claim 6, in which said internal walls (125b) of said protection modules (125) are connected to each other and to said support base (130) constituting an internal portion, and in which said external walls (125a) are connected to each other constituting an external portion, said internal portion and said external portion being coupled by means of reversible connection means.