IT201700012653A1

IT201700012653A1 - ROTATING WHEEL AIRCRAFT

Info

Publication number: IT201700012653A1
Application number: IT102017000012653A
Authority: IT
Inventors: Carlo Ferro; Roberto Grassi; Antonio Carlin
Original assignee: Pbk S R L
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2017-02-06
Publication date: 2018-08-06

Description

"Velivolo ad ala rotante" "Rotary wing aircraft"

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

Campo dell'invenzione Field of the invention

La presente invenzione si riferisce ai velivoli ad ala rotante, in particolare ai velivoli ad ala rotante senza pilota a bordo. The present invention relates to rotary-wing aircraft, in particular unmanned rotary-wing aircraft.

Descrizione della tecnica nota e problema tecnico generale Description of the prior art and general technical problem

I velivoli ad ala rotante senza pilota a bordo hanno negli anni trovato impiego in un sempre più vasto novero di applicazioni principalmente in ragione del loro costo contenuto, della loro estrema versatilità e della loro capacità di adattarsi a un ampio numero di configurazioni senza richiedere sostanziali interventi sulla struttura del velivolo. Over the years, unmanned rotary wing aircraft have found use in an increasingly vast range of applications mainly due to their low cost, their extreme versatility and their ability to adapt to a large number of configurations without requiring substantial interventions. on the aircraft structure.

Tuttavia, la totalità dei velivoli ad ala rotante (c.d. "droni") oggi noti sono il frutto di soluzioni di compromesso fra l'esigenza di garantire il sostentamento del velivolo e nel contempo assicurarne una buona manovrabilità. In particolare, nei velivoli odierni la manovra del velivolo e il suo sostentamento durante il volo sono funzioni assolte tramite i rotori del velivolo in modo sostanzialmente concentrato e sovrapposto, ossia ogni rotore deve sia fornire la portanza necessaria al sostentamento del velivolo, sia contribuire alla creazione di una risultante di forze sul velivolo che consenta di variarne l'assetto. However, all the rotary wing aircraft (so-called "drones") known today are the result of compromise solutions between the need to ensure the livelihood of the aircraft and at the same time ensure good maneuverability. In particular, in today's aircraft the maneuvering of the aircraft and its sustenance during flight are functions performed by the rotors of the aircraft in a substantially concentrated and superimposed way, i.e. each rotor must both provide the lift necessary to sustain the aircraft, and contribute to the creation of a resultant of forces on the aircraft that allows to change its attitude.

Ciò di fatto scoraggia o rende per lo meno difficile l'applicazione di questo tipo di velivoli a settori ove al velivolo sia richiesta una notevole precisione nel volo e nel controllo. Ad esempio, qualora sorgesse l'esigenza di utilizzare un velivolo senza pilota a bordo come vettore di diffusione di prodotti quali fitofarmaci per l'agricoltura, un velivolo di tipo noto sarebbe intrinsecamente inadatto in quanto le perturbazioni dell'assetto del velivolo che occorrono all'occorrenza di una qualsiasi manovra o intervento sui rotori del velivolo stesso portano inevitabilmente a squilibri nella somministrazione del prodotto che rendono il trattamento molto disuniforme. This in fact discourages or at least makes it difficult to apply this type of aircraft to sectors where the aircraft requires considerable precision in flight and control. For example, if the need arises to use an unmanned aircraft on board as a vector for the diffusion of products such as pesticides for agriculture, a known type of aircraft would be intrinsically unsuitable as the perturbations of the aircraft attitude required for the occurrence of any maneuver or intervention on the rotors of the aircraft itself inevitably leads to imbalances in the administration of the product which make the treatment very uneven.

Scopo dell'invenzione Purpose of the invention

Lo scopo della presente invenzione è quello di risolvere i problemi precedentemente menzionati. The object of the present invention is to solve the aforementioned problems.

In particolare, lo scopo dell'invenzione è quello di fornire un velivolo ad ala rotante, in particolare senza pilota a bordo, con superiori caratteristiche di stabilità in volo e di manovrabilità, nonché dotato di controllabilità migliorata e più fine rispetto ai velivoli di tipo noto. In particular, the object of the invention is to provide a rotary-wing aircraft, in particular without a pilot on board, with superior characteristics of flight stability and maneuverability, as well as having improved and finer controllability than conventional aircraft. .

Sintesi dell'invenzione Summary of the invention

Lo scopo dell'invenzione è raggiunto da un velivolo ad ala rotante avente le caratteristiche formanti oggetto delle rivendicazioni che seguono, le quali formano parte integrante dell'insegnamento tecnico qui somministrato in relazione all'invenzione. The object of the invention is achieved by a rotary wing aircraft having the characteristics forming the subject of the following claims, which form an integral part of the technical teaching administered herein in relation to the invention.

In particolare, lo scopo dell'invenzione è raggiunto da un velivolo ad ala rotante includente: In particular, the object of the invention is achieved by a rotary wing aircraft including:

- un gruppo di generazione di portanza, - a lift generation group,

- un gruppo di manovra, - a maneuvering group,

in cui: in which:

- detto gruppo di generazione di portanza include una pluralità di primi rotori configurati per il sostentamento del velivolo, - said lift generation assembly includes a plurality of first rotors configured to support the aircraft,

- detto gruppo di manovra include una pluralità di secondi rotori distinti rispetto a detti primi rotori e azionabili indipendentemente rispetto a detti primi rotori. - said maneuvering unit includes a plurality of second rotors distinct with respect to said first rotors and which can be operated independently with respect to said first rotors.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

L'invenzione sarà ora descritta con riferimento alle figure annesse, date a puro titolo di esempio non limitativo, in cui: The invention will now be described with reference to the attached figures, given purely by way of non-limiting example, in which:

- la figura 1 è una vista prospettica di un velivolo in base a una forma di esecuzione preferita dell'invenzione, Figure 1 is a perspective view of an aircraft according to a preferred embodiment of the invention,

- la figura 2 è una vista frontale secondo la freccia II di figura 1, Figure 2 is a front view along the arrow II of Figure 1,

- la figura 3 è una vista laterale secondo la freccia III di figura 1, - figure 3 is a side view according to the arrow III of figure 1,

- la figura 4 è una vista di dettaglio di un assieme funzionale indicato dalla freccia IV in figura 1, e Figure 4 is a detail view of a functional assembly indicated by the arrow IV in Figure 1, e

- la figura 5 è una vista di dettaglio secondo la freccia V in figura 1. - figure 5 is a detail view according to the arrow V in figure 1.

Descrizione particolareggiata Detailed description

In figura 1 il numero di riferimento 1 designa nel complesso un velivolo in base a una forma di esecuzione preferita dell'invenzione. In Figure 1, the reference number 1 generally designates an aircraft on the basis of a preferred embodiment of the invention.

Il velivolo 1 include un telaio 2 sul quale sono installati un gruppo di generazione di portanza e un gruppo di manovra. Ciascuno dei gruppi di generazione di portanza e di manovra include una pluralità di rotori. In particolare, il gruppo di generazione di portanza è definito da una pluralità di primi rotori 4 configurati per il sostentamento del velivolo 1. Il gruppo di manovra è invece definito da una pluralità di secondi rotori 5 ai quali è assegnata unicamente una funzione di variazione dell’equilibrio dinamico del velivolo per consentire l’esecuzione di manovre durante il volo. The aircraft 1 includes a frame 2 on which a lift generation unit and a maneuvering unit are installed. Each of the lift and maneuvering assemblies includes a plurality of rotors. In particular, the lift generation group is defined by a plurality of first rotors 4 configured to support the aircraft 1. The maneuvering group is instead defined by a plurality of second rotors 5 to which only a function of variation of the dynamic balance of the aircraft to allow the execution of maneuvers during the flight.

Per tale ragione, come si evince dalla figura 1, i primi rotori 4 sono dimensionati in modo da produrre una spinta nettamente superiore alla spinta prodotta dai rotori 5, e in particolare superiore in una misura compresa fra il 70% e il 95%della spinta occorrente al sostentamento del velivolo in aria ferma (hovering), preferibilmente nella misura del 90%, con una efficienza di conversione maggiore. For this reason, as can be seen from figure 1, the first rotors 4 are sized in such a way as to produce a thrust that is clearly greater than the thrust produced by the rotors 5, and in particular greater than the thrust of between 70% and 95% of the thrust. necessary to sustain the aircraft in still air (hovering), preferably to the extent of 90%, with a higher conversion efficiency.

La relazione di cui sopra è valida per il dimensionamento complessivo dei gruppi di rotori (ossia vale considerando tutti i rotori 4 e tutti rotori 5), sia nel caso in cui i rotori 4 e 5 siano in egual numero, sia nel caso in cui i rotori 4 e 5 siano in numero differente. Qualora i rotori 4 e 5 siano in egual numero, la relazione vale anche per ciascuna coppia rotore 4-rotore 5. The above relation is valid for the overall dimensioning of the groups of rotors (i.e. it is valid considering all rotors 4 and all rotors 5), both in the case in which the rotors 4 and 5 are equal in number, and in the case in which the rotors 4 and 5 are in different numbers. If rotors 4 and 5 are equal in number, the relationship is also valid for each rotor 4-rotor 5 pair.

Nella forma di esecuzione preferita qui illustrata i primi rotori 4 e i secondi rotori 5 sono in egual numero e hanno eguale disposizione, intendendo con ciò il fatto che essi sono montati a coppie (un primo rotore 4 e un secondo rotore 5) coassiali ai rispettivi assi di rotazione ZR, che rispetto all'orientamento del velivolo illustrato in figura 1 sono verticali. In tal modo, all’interno della coppia gli assi di rotazione ZR dei rotori 4, 5 vanno a coincidere e il rotore 4 è coassiale al rotore 5. In the preferred embodiment illustrated here the first rotors 4 and the second rotors 5 are in equal number and have the same arrangement, meaning by this that they are mounted in pairs (a first rotor 4 and a second rotor 5) coaxial to the respective axes rotation ZR, which with respect to the orientation of the aircraft illustrated in Figure 1 are vertical. In this way, within the pair the rotation axes ZR of the rotors 4, 5 coincide and the rotor 4 is coaxial to the rotor 5.

Con riferimento alla figura 4, ciascun primo rotore 4 è azionato in rotazione attorno all'asse ZR mediante un rispettivo gruppo motore M4, che può comprendere sia un motore elettrico rotativo rispetto al quale il rotore 4 è direttamente calettato su e connesso in rotazione all'albero di uscita, sia un gruppo motoriduttore in cui il motore elettrico è collegato a una scatola di ingranaggi (tipicamente un riduttore di velocità, ad esempio realizzato mediante un rotismo epicicloidale), quest'ultima incaricata della trasmissione del moto al rotore 4. With reference to Figure 4, each first rotor 4 is driven in rotation around the axis ZR by means of a respective motor unit M4, which can comprise both a rotary electric motor with respect to which the rotor 4 is directly keyed on and connected in rotation to the output shaft, and a gearmotor assembly in which the electric motor is connected to a gear box (typically a speed reducer, for example made by means of a planetary gear), the latter in charge of transmitting motion to the rotor 4.

Ciascun secondo rotore 5 è invece azionato in rotazione mediante un gruppo motore M5, la cui costruzione può essere analoga - in entrambe le alternative sopra elencate per il gruppo M4 - al gruppo motore M4. Each second rotor 5 is instead driven in rotation by means of a motor unit M5, the construction of which can be similar - in both of the alternatives listed above for the unit M4 - to the motor unit M4.

Ciascun complesso includente un primo rotore 4, un gruppo motore M4, un secondo rotore 5, e un gruppo motore M5 realizza un’unità di volo che è designata dal riferimento FU nelle figure. Nelle unità di volo FU qui descritte, in base alle informazioni rese in precedenza, il rotore 4 è coassiale al rotore 5. Each assembly including a first rotor 4, a motor unit M4, a second rotor 5, and a motor unit M5 provides a flight unit which is designated by the reference FU in the figures. In the flight units FU described here, according to the information given above, the rotor 4 is coaxial to the rotor 5.

Ciascuno dei gruppi motori M4, M5 è azionato e controllato in modo indipendente l'uno dall'altro, cosicché l'azionamento dei rotori 4 e dei rotori 5 è completamente indipendente in ragione della differente funzione che essi sono chiamati a svolgere nel complesso del veicolo. Each of the motor units M4, M5 is operated and controlled independently of each other, so that the operation of the rotors 4 and of the rotors 5 is completely independent due to the different function they are required to perform in the vehicle as a whole. .

Fanno parte del gruppo di manovra anche una o più coppie di propulsori trasversali 6, di preferenza nel numero di due, i quali sono preferibilmente realizzati come propulsori a rotore intubato bidirezionali (ossia a verso di flusso reversibile). A tal proposito, ciascun propulsore trasversale 6 include un terzo rotore a doppia ogiva (per operare con ambedue i versi di flusso) girevole attorno a un asse X6 trasversale e ortogonale rispetto agli assi ZR. One or more pairs of transverse thrusters 6 also form part of the control unit, preferably two in number, which are preferably made as bidirectional ducted rotor thrusters (i.e. reversible flow direction). In this regard, each transverse thruster 6 includes a third rotor with double ogive (to operate with both flow directions) rotatable around an axis X6 transversal and orthogonal with respect to the axes ZR.

I gruppi di primi e secondi rotori 4, 5 coassiali e i propulsori trasversali 6 sono tutti montati sul telaio 2 secondo la configurazione e le modalità che verranno ora descritte. The groups of first and second coaxial rotors 4, 5 and the transverse thrusters 6 are all mounted on the frame 2 according to the configuration and methods which will now be described.

Il telaio 2 include un telaio principale 8 e uno o più telai secondari 10, qui di preferenza nel numero di due disposti simmetricamente rispetto al telaio 8. I telai secondari 10 possono essere variati nella forma e nelle dimensioni per adattare il velivolo a un più ampio numero di impieghi, come risulterà evidente dalla descrizione che segue. The frame 2 includes a main frame 8 and one or more secondary frames 10, here preferably in the number of two arranged symmetrically with respect to the frame 8. The secondary frames 10 can be varied in shape and size to adapt the aircraft to a wider number of uses, as will be evident from the following description.

Il telaio principale 8 include una coppia di pattini di atterraggio 12, una pluralità di estensioni 13 (quattro in questa forma di esecuzione), e una piattaforma 14. Preferibilmente, sia il telaio principale 12 (includendo anche le estensioni 13), sia i telai secondari 10 sono realizzati mediante elementi tubolari cavi, in particolare a sezione circolare. Si tenga presente che nella forma di esecuzione oggetto delle figure il telaio principale 8 può essere preferibilmente realizzato mediante due elementi longitudinali paralleli di lunghezza superiore rispetto ai pattini 12, in modo tale per cui – una volta sovraimposta la piattaforma 14 – le porzioni sporgenti dei predetti elementi longitudinali definiscono le estensioni 13. Diversamente, è possibile realizzare le estensioni 13 come veri e propri elementi riportati meccanicamente sul telaio 8. The main frame 8 includes a pair of landing skids 12, a plurality of extensions 13 (four in this embodiment), and a platform 14. Preferably, both the main frame 12 (also including the extensions 13), and the frames secondary 10 are made by means of hollow tubular elements, in particular with circular cross-section. It should be borne in mind that in the embodiment of the figures the main frame 8 can preferably be made by means of two longitudinal parallel elements longer than the runners 12, in such a way that - once the platform 14 has been superimposed - the protruding portions of the aforementioned longitudinal elements define the extensions 13. Otherwise, it is possible to make the extensions 13 as real elements mechanically applied to the frame 8.

Il velivolo 1 include un primo gruppo di quattro unità di volo FU disposte sul telaio principale 8, e in particolare fissate all'estremità delle estensioni 13 mediante due staffe J. Di preferenza, le staffe J sono fissati all'estensione 13 in posizioni diametralmente opposte mediante coppie di viti SJ. Possono quindi individuarsi due direttrici longitudinali X13 (parallele), lungo ciascuna delle quali sono disposte due unità di volo FU. In tal modo, inoltre, le unità di volo FU sul telaio 8 sono disposte nei vertici di una maglia quadrangolare. The aircraft 1 includes a first group of four flight units FU arranged on the main frame 8, and in particular fixed to the ends of the extensions 13 by two brackets J. Preferably, the brackets J are fixed to the extension 13 in diametrically opposite positions by means of pairs of screws SJ. Therefore, two longitudinal X13 (parallel) lines can be identified, along each of which two flight units FU are arranged. In this way, moreover, the flight units FU on the frame 8 are arranged in the vertices of a quadrangular mesh.

Il dettaglio delle staffe J è visibile in figura 4, ed è da intendersi rappresentativo per tutte le unità di volo FU poiché il sistema di fissaggio è preferibilmente il medesimo qualunque sia l’unità considerata. The detail of the brackets J is visible in figure 4, and is to be understood as representative for all FU flight units since the fixing system is preferably the same whatever the unit considered.

Come si può osservare, una prima staffa J porta il motore M4 e il rotore 4, mentre una seconda staffa J porta il motore M5 e il rotore 5. As can be seen, a first bracket J carries the M4 motor and rotor 4, while a second bracket J carries the M5 motor and rotor 5.

Un secondo gruppo di unità di volo FU è invece disposto lungo i telai secondari 10. Le unità di volo FU del secondo gruppo sono disposte a coppie da parti opposte rispetto alla maglia quadrangolare definita dalle unità di volo FU del primo gruppo e sono allineate lungo una direttrice trasversale Y10. A second group of flight units FU is instead arranged along the secondary frames 10. The flight units FU of the second group are arranged in pairs on opposite sides with respect to the quadrangular mesh defined by the flight units FU of the first group and are aligned along a transversal director Y10.

Più in generale le unità di volo FU del secondo gruppo possono essere disposte da parti opposte (preferibilmente in numero identico) rispetto alla alle unità di volo FU del primo gruppo (quindi sul telaio principale 8) e allineate lungo la direttrice trasversale Y10. More generally, the flight units FU of the second group can be arranged on opposite sides (preferably in the same number) with respect to the flight units FU of the first group (therefore on the main frame 8) and aligned along the transverse direction Y10.

In dettaglio, nella forma di esecuzione preferita qui illustrata è prevista un'unità di volo FU sostanzialmente in corrispondenza di ogni emi-lunghezza dei telai 10, per un totale di quattro unità di volo FU allineate lungo una direttrice trasversale Y10 ortogonale rispetto alle direttrici X13. In detail, in the preferred embodiment illustrated here, a flight unit FU is provided substantially in correspondence with each half-length of the frames 10, for a total of four flight units FU aligned along a transverse direction Y10 orthogonal with respect to the lines X13 .

Si apprezzerà pertanto che la disposizione dei rotori sul velivolo 1 è del tipo ad H allungata (oppure a doppio T) ed è globalmente una disposizione anisotropa, poiché lungo le direttrici X13 si trova un numero di rotori allineati fra loro che è diverso dal numero di rotori allineati fra loro lungo la direttrice Y10. It will therefore be appreciated that the arrangement of the rotors on the aircraft 1 is of the elongated H (or double T) type and is globally an anisotropic arrangement, since along the lines X13 there is a number of rotors aligned with each other which is different from the number of rotors aligned with each other along the Y10 line.

Sulla piattaforma 14 sono installati alcuni equipaggiamenti del velivolo includenti uno o più serbatoi 16 (nella forma di esecuzione preferita nel numero di quattro) e un motore primo che nella sua esecuzione preferenziale è costituito da una turbina a gas 18, la quale è meccanicamente connessa a un generatore elettrico 20, eventualmente con uno stadio di riduzione interposto. On the platform 14 are installed some equipment of the aircraft including one or more tanks 16 (in the preferred embodiment in the number of four) and a prime mover which in its preferential embodiment consists of a gas turbine 18, which is mechanically connected to an electric generator 20, possibly with an interposed reduction stage.

I serbatoi 16 possono essere utilizzati sia per lo stoccaggio di combustibile per la turbina 18, sia per lo stoccaggio di un agente liquido che può essere eventualmente somministrato dal velivolo 1 in un allestimento preferito di esso. Sempre installati sulla piattaforma 14 – preferibilmente al di sotto del piano della medesima (quindi affacciate dalla parte dei pattini 12) - sono una o più batterie, le quali sono elettricamente connesse alla medesima linea elettrica di pertinenza del motogeneratore 20, in modo che i gruppi motori M4, M5 possano essere alimentati sia mediante le batterie, sia mediante il gruppo motogeneratore 20 qualora l’autonomia delle batterie non fosse sufficiente. Il complesso di turbina a gas 18 e motogeneratore 20 realizza un c.d. “range extender”, tecnologia consolidata nel campo dei veicoli ibridi (il velivolo oggetto della presente invenzione non fa eccezione). Si tenga inoltre presente il fatto che è possibile sostituire la turbina a gas 18 con un qualsiasi motore a combustione interna in dipendenza di quelle che sono le esigenze. The tanks 16 can be used both for the storage of fuel for the turbine 18 and for the storage of a liquid agent which can possibly be administered by the aircraft 1 in a preferred configuration thereof. Always installed on the platform 14 - preferably below the platform (therefore facing the side of the runners 12) - are one or more batteries, which are electrically connected to the same electrical line pertaining to the motor generator 20, so that the M4, M5 motors can be powered either by the batteries or by the motor generator unit 20 if the autonomy of the batteries is not sufficient. The assembly of gas turbine 18 and motor generator 20 creates a so-called “Range extender”, consolidated technology in the field of hybrid vehicles (the aircraft object of the present invention is no exception). It should also be borne in mind that it is possible to replace the gas turbine 18 with any internal combustion engine depending on the requirements.

Nell'allestimento preferito illustrato in figura 1 almeno uno dei serbatoi 16 è utilizzato per lo stoccaggio di un agente liquido quale ad esempio un fitofarmaco da somministrare a una coltivazione secondo parametri di densità predeterminati. Il velivolo 1 è allo scopo equipaggiato di un sistema di somministrazione di agente liquido che include, oltre al summenzionato serbatoio 16, anche un gruppo di alimentazione per l'agente liquido e una rete idraulica che porta l'agente liquido ad alcune delle unità di volo FU costituite dal complesso dei rotori 4 e 5 e dei rispettivi motori M4, M5. Il gruppo di somministrazione dell'agente liquido include quindi, in corrispondenza di ciascuna unità di volo FU interessata, un disco di frammentazione 22 coassiale all'asse ZR e girevole attorno ad esso in modo integrale con il rotore 5. In the preferred set-up illustrated in Figure 1 at least one of the tanks 16 is used for the storage of a liquid agent such as for example a pesticide to be administered to a crop according to predetermined density parameters. The aircraft 1 is for the purpose equipped with a liquid agent administration system which includes, in addition to the aforementioned tank 16, also a supply unit for the liquid agent and a hydraulic network which carries the liquid agent to some of the flight units. FU consisting of the assembly of rotors 4 and 5 and of the respective motors M4, M5. The group for administering the liquid agent therefore includes, at each flight unit FU concerned, a fragmentation disk 22 coaxial to the axis ZR and rotatable around it in an integral way with the rotor 5.

Allo scopo, il disco di frammentazione 22 è interposto fra il motore M5 e il rotore 5, ed è configurato per ricevere agente liquido diretto all'indirizzo di esso da un ugello 24 che costituisce la porzione terminale della rete idraulica summenzionata. For this purpose, the fragmentation disk 22 is interposed between the motor M5 and the rotor 5, and is configured to receive liquid agent directed at its address from a nozzle 24 which constitutes the terminal portion of the aforementioned hydraulic network.

Nella forma di esecuzione qui illustrata, delle otto unità di volo FU installate a bordo del velivolo 1, solo sei sono equipaggiate con il dispositivo di somministrazione dell'agente liquido. In the embodiment illustrated here, of the eight FU flight units installed on board the aircraft 1, only six are equipped with the liquid agent delivery device.

In particolare, i gruppi di somministrazione di agente liquido sono disposti unicamente sulle quattro unità di volo FU che sono disposte sulle estensioni 13 e sulle unità di volo FU che sono disposte in coda al velivolo 1, che nella vista di figura 1 occupano una posizione di secondo piano. Si faccia inoltre riferimento alla terna X-Y-Z, e in particolare al verso dell’asse longitudinale X, per determinare la posizione della coda del velivolo (in posizione opposta al verso positivo). In particular, the liquid agent administration units are arranged only on the four flight units FU which are arranged on the extensions 13 and on the flight units FU which are arranged in the tail of the aircraft 1, which in the view of figure 1 occupy a position of second floor. Reference is also made to the X-Y-Z triad, and in particular to the direction of the longitudinal axis X, to determine the position of the tail of the aircraft (opposite to the positive direction).

I propulsori trasversali 6 sono invece di preferenza disposti fra le unità di volo FU sui telai 10, e sono anch'essi alimentati elettricamente dalle batterie o dal motogeneratore 20 a bordo del velivolo 1. The transverse thrusters 6 are instead preferably arranged between the flight units FU on the frames 10, and are also electrically powered by the batteries or by the motor generator 20 on board the aircraft 1.

Il funzionamento del velivolo 1 è il seguente. Operation of aircraft 1 is as follows.

Aspetto chiave del velivolo 1 è la separazione delle funzioni di sostentamento dalle funzioni di controllo del velivolo. La funzione di sostentamento è interamente ed esclusivamente assolta dai primi rotori 4 e dai rispettivi gruppi motori M4. Ciò significa che in funzione della quota alla quale si vuole portare il velivolo 1, occorrerà operare un corrispondente azionamento sui rotori 4 per generare la variazione di quota richiesta (aumento della velocità di rotazione dei rotori 4 nel caso di una salita, riduzione della velocità di rotazione dei rotori 4 nel caso di una discesa). Key aspect of Aircraft 1 is the separation of the livelihood functions from the control functions of the aircraft. The support function is entirely and exclusively performed by the first rotors 4 and by the respective M4 motor groups. This means that depending on the altitude to which the aircraft 1 is to be taken, a corresponding drive must be operated on the rotors 4 to generate the required altitude variation (increase in the rotation speed of the rotors 4 in the case of a climb, reduction in the speed of rotation of the rotors 4 in the case of a descent).

L'azionamento dei rotori 4 è preferibilmente eseguito in modo sincrono, così da evitare squilibri dinamici del velivolo, che potrebbero alterare l'assetto di volo. The actuation of the rotors 4 is preferably performed synchronously, so as to avoid dynamic imbalances of the aircraft, which could alter the flight attitude.

Le manovre del velivolo sono invece interamente eseguite mediante i secondi rotori 5 e i propulsori trasversali 6. The maneuvers of the aircraft are instead entirely performed by means of the second rotors 5 and the transverse thrusters 6.

I rotori 5 sono utilizzati per il comando dei movimenti di beccheggio (rotazione attorno alla direttrice trasversale Y – terna X-Y-Z di figura 1), rollio, (rotazione attorno alla direttrice longitudinale X – terna X-Y-Z) mediante variazione della velocità di rotazione di essi. The rotors 5 are used to control the pitching movements (rotation around the transverse direction Y - frame X-Y-Z in figure 1), roll, (rotation around the longitudinal direction X - frame X-Y-Z) by varying their rotation speed.

Ciò avviene in modo di per sé noto, ossia generando sul velivolo momenti risultanti di beccheggio o di rollio diversi da zero in ragione dovuti alle variazioni delle velocità suddette. Le tecniche di controllo sono di per sé note e non verranno dettagliate nel seguito. Tuttavia, si tenga presente il fatto che in ragione della separazione della funzione di sostentamento rispetto alla funzione di manovra, l’azionamento dei rotori 5 può essere eseguito avendo come unico obiettivo prestazionale quello della precisione della manovra, senza doversi curare – come invece accade per i velivoli di tipo noto di garantire nel contempo il mantenimento della quota desiderata. A quest’ultimo obiettivo concorrono – invece – i rotori 4. This occurs in a per se known manner, ie by generating on the aircraft resultant pitching or rolling moments different from zero due to the variations in the aforesaid speeds. The control techniques are known per se and will not be detailed below. However, it should be borne in mind that due to the separation of the sustenance function from the maneuvering function, the actuation of the rotors 5 can be performed having the sole performance objective of maneuvering precision, without having to take care - as it happens instead for aircraft of known type guarantee at the same time the maintenance of the desired altitude. Instead, the 4 rotors contribute to the latter objective.

Per la gestione dei movimenti di imbardata, sebbene sia possibile naturalmente utilizzare i rotori 5, si preferisce l'utilizzo dei propulsori trasversali 6, poiché essi consentono di creare un movimento di imbardata (rotazione attorno a una direttrice verticale Z) senza variare l'assetto del velivolo, ossia senza indurre movimenti di beccheggio o di rollio, i quali richiederebbero una compensazione per mantenere l'assetto orizzontale. For the management of the yaw movements, although it is of course possible to use the rotors 5, it is preferred to use the transverse thrusters 6, since they allow to create a yaw movement (rotation around a vertical direction Z) without varying the attitude of the aircraft, i.e. without inducing pitching or rolling movements, which would require compensation to maintain horizontal attitude.

Questo semplifica notevolmente il controllo del velivolo e garantisce altresì, per certe applicazioni, che si possano compiere missioni operative con estrema precisione. Qualora, in forme di esecuzione alternative, i propulsori 6 non siano previsti, il medesimo risultato può essere raggiunto sia mediante piccole variazioni del regime di rotazione dei rotori 4 sia mediante il puro controllo dei rotori 5. In questo caso, il fatto che i rotori 5 non debbano assolvere alla funzione di sostentamento del velivolo contribuisce in modo determinante alla facilità e alla precisione della manovra. This greatly simplifies the control of the aircraft and also ensures, for certain applications, that operational missions can be carried out with extreme precision. If, in alternative embodiments, the thrusters 6 are not provided, the same result can be achieved both by means of small variations in the speed of rotation of the rotors 4 and by pure control of the rotors 5. In this case, the fact that the rotors 5 must not fulfill the function of supporting the aircraft contributes significantly to the ease and precision of the maneuver.

In un'applicazione preferita, che è quella per cui l'allestimento di figura 1 è stato sviluppato, il velivolo 1 può essere utilizzato per la somministrazione di un fitofarmaco a una qualsivoglia coltivazione (a terra – come ad esempio in una risaia - o in posizione aerea – come ad esempio in un frutteto o in unna vigna -). Grazie alla possibilità di manovra estremamente precisa e fine del velivolo 1, è possibile somministrare il fitofarmaco con pari precisione e rispettando senza difficoltà i parametri di densità di fitofarmaco previsto per il trattamento (ad esempio espresso in ml per metro quadro (ml/m<2>) di superficie trattata (oppure in litri per ettaro (l/ha) di superficie trattata) In a preferred application, which is the one for which the equipment in figure 1 has been developed, the aircraft 1 can be used for the administration of a pesticide to any crop (on the ground - such as in a paddy field - or in aerial position - such as in an orchard or vineyard -). Thanks to the extremely precise and fine maneuverability of the aircraft 1, it is possible to administer the pesticide with equal precision and without difficulty respecting the density parameters of the pesticide required for the treatment (for example expressed in ml per square meter (ml / m <2 >) of treated surface (or in liters per hectare (l / ha) of treated surface)

Il velivolo 1 può essere pilotato in modo remoto mediante un radiocomando e può essere fatto volare al di sopra della coltivazione secondo un percorso di trattamento desiderato. È inoltre possibile comandare il velivolo sia in modo manuale, sia in modo completamente automatizzato, ad esempio mediante un’unità di controllo remoto nella quale sia possibile memorizzare piani di volo standardizzati in funzione dell’estensione della coltivazione, della specie coltivata e del tipo di coltivazione – aerea o a terra -). Il velivolo 1 è inoltre preferibilmente equipaggiato con una telecamera CAM (può essere una comune telecamera compatta del tipo c.d. “action cam”) che può essere utilizzata per il monitoraggio visivo del trattamento. Inoltre, la telecamera CAM può essere utilizzata per salvare un log georeferenziato del trattamento oppure per individuare in un primo volo le aree da trattare, e in un secondo volo trattare solo le aree individuate. In queste due eventualità è preferibile equipaggiare la telecamera CAM con un sistema di posizionamento GPS. The aircraft 1 can be remotely piloted by means of a radio control and can be flown above the crop according to a desired treatment path. It is also possible to control the aircraft both manually and in a completely automated way, for example by means of a remote control unit in which it is possible to memorize standardized flight plans according to the extent of cultivation, the species cultivated and the type of crop. cultivation - aerial or on the ground -). The aircraft 1 is also preferably equipped with a CAM camera (it can be a common compact camera of the so-called "action cam" type) which can be used for visual monitoring of the treatment. Furthermore, the CAM camera can be used to save a geo-referenced log of the treatment or to identify the areas to be treated in a first flight, and in a second flight to treat only the identified areas. In these two cases it is preferable to equip the CAM camera with a GPS positioning system.

Il fitofarmaco viene distribuito durante il volo del velivolo 1 grazie ai gruppi di somministrazione a bordo del velivolo. Ciò avviene in primo luogo attivando il gruppo di alimentazione dell’agente liquido che preleva il fitofarmaco dal serbatoio 16 (o dai serbatoi 16, se più di uno dedicato al fitofarmaco) inviando una portata di fitofarmaco nella rete idraulica che scorre lungo il telaio del velivolo 1: a tale scopo, se il telaio è realizzato con elementi tubolari, la rete idraulica può essere instradata all’interno del telaio stesso, sia il principale 8, sia i secondari 10, i quali possono prevedere raccordi idraulici al telaio 8. The pesticide is distributed during the flight of the aircraft 1 thanks to the administration groups on board the aircraft. This occurs in the first place by activating the feeding group of the liquid agent that withdraws the pesticide from tank 16 (or from tanks 16, if more than one dedicated to the pesticide) by sending a flow of pesticide into the hydraulic network that flows along the frame of the aircraft. 1: for this purpose, if the frame is made with tubular elements, the hydraulic network can be routed inside the frame itself, both the main 8 and the secondary ones 10, which can provide hydraulic connections to the frame 8.

La rete idraulica sfocia all’esterno in corrispondenza degli ugelli 24: il fitofarmaco viene espulso attraverso un corrispondente ugello 24 (per le unità FU equipaggiate in tal senso) andando a impattare sul disco di frammentazione 22, che ruota assieme al rotore 5. The hydraulic network flows outwards at the nozzles 24: the pesticide is expelled through a corresponding nozzle 24 (for FU units equipped for this purpose), impacting the fragmentation disc 22, which rotates together with the rotor 5.

Il disco di frammentazione 22 trascina in rotazione le particelle di fitofarmaco per attrito viscoso, e impone ad esse un’accelerazione angolare (e, per conseguenza, centripeta) che risulta in una proiezione delle particelle medesime all’esterno in direzione radiale-tangenziale, con ulteriore atomizzazione, oltre a quella già operata con l’efflusso attraverso l’ugello. Sostanzialmente, il disco di frammentazione opera una proiezione del fitofarmaco per azione centrifuga. The fragmentation disc 22 rotates the pesticide particles by viscous friction, and imposes an angular (and, consequently, centripetal) acceleration on them which results in a projection of the same particles outwards in a radial-tangential direction, with further atomization, in addition to that already carried out with the outflow through the nozzle. Basically, the fragmentation disc operates a projection of the pesticide by centrifugal action.

Si noti che, in base a un vantaggioso aspetto dell'invenzione, la coassialità dei rotori 4 e 5 fa in modo che il fitofarmaco venga distribuito localmente e con precisione poiché il fitofarmaco proiettato dal disco 22 viene trascinato verso il terreno dalla portata d'aria elaborata dai rotori 4. It should be noted that, on the basis of an advantageous aspect of the invention, the coaxiality of the rotors 4 and 5 ensures that the pesticide is distributed locally and with precision since the pesticide projected by the disc 22 is dragged towards the ground by the air flow. processed by the rotors 4.

In tal modo, il fitofarmaco viene confinato in modo complessivamente definito in un'area corrispondente all’impronta sul terreno della portata d’aria elaborata da ciascun rotore 4 corrispondente. In this way, the pesticide is confined in an overall defined way in an area corresponding to the footprint on the ground of the air flow rate processed by each corresponding rotor 4.

Ciò quindi consente di definire con estrema precisione la dimensione delle aree di influenza del velivolo 1, ossia delle aree che vengono interessate dalla somministrazione di fitofarmaco. Si noti che l'assenza di distributori di fitofarmaco in corrispondenza della sezione prodiera del velivolo evita il raddoppio della densità di fitofarmaco somministrato sulle aree sottese dal telaio principale 8. Chiaramente tale effetto può essere raggiunto anche disponendo i gruppi di somministrazione del fitofarmaco sulle unità di volo FU site solo in corrispondenza della sezione prodiera (anziché in coda come ora) o disposte in diagonale es. anteriore destro posteriore sinistro o viceversa, però tale soluzione può presentare lo svantaggio di soffrire di una perturbazione della somministrazione di fitofarmaco dovuta al flusso d'aria elaborato dai rotori 4 in coda al velivolo, che andrebbe a interagire con le particelle di fitofarmaco ancora in sospensione o appena depositate in ragione del puro movimento del velivolo. This therefore allows to define with extreme precision the size of the areas of influence of the aircraft 1, ie of the areas that are affected by the administration of the pesticide. It should be noted that the absence of pesticide distributors in correspondence with the forward section of the aircraft avoids the doubling of the density of pesticide administered on the areas subtended by the main frame 8. Clearly this effect can also be achieved by arranging the pesticide administration groups on the FU flight site only in correspondence of the forward section (instead of in the queue as now) or arranged diagonally eg. front right rear left or vice versa, however this solution may have the disadvantage of suffering from a disturbance in the administration of pesticide due to the flow of air processed by the rotors 4 at the tail of the aircraft, which would interact with the pesticide particles still in suspension or just deposited due to the pure movement of the aircraft.

In aggiunta a tutti i vantaggi summenzionati, ossia la facilità e la precisione delle manovre, la facilità con la quale si ottiene la costanza dell'assetto durante il volo, e la possibilità di somministrare un agente liquido come un fitofarmaco, il velivolo 1 mantiene l'assetto anche durante le operazioni di inversione del senso di marcia all'occorrenza di un cambio di filare o di banda di campo da trattare. Quest'ultimo vantaggio è ottenibile grazie ai propulsori trasversali 6 che consentono di evitare movimenti indesiderati di beccheggio o di rollio durante un’imbardata. Si osservi che qualora si verificassero tali movimenti, ciò comprometterebbe l'uniformità di somministrazione del fitofarmaco, in quanto alcune zone potrebbe risultare più investite di altre in ragione dell’oscillazione dello spray di fitofarmaco generato. In addition to all the aforementioned advantages, namely the ease and precision of maneuvers, the ease with which constant attitude is obtained during the flight, and the possibility of administering a liquid agent such as a pesticide, the aircraft 1 maintains the attitude also during the operations of inversion of the direction of travel in case of a change of row or of field band to be treated. The latter advantage is obtainable thanks to the transverse thrusters 6 which allow to avoid unwanted pitching or rolling movements during a yaw. It should be noted that if such movements occur, this would compromise the uniformity of the pesticide administration, as some areas may be more affected than others due to the oscillation of the pesticide spray generated.

La lunghezza e la forma dei telai secondari 10 può essere adattata in funzione della coltivazione che si deve trattare. Ad esempio, la lunghezza e l'interasse fra le unità di volo FU sui telai 10 possono essere variati in funzione della distanza fra filari oppure in funzione delle caratteristiche prestazionali dei rotori 4. Allo scopo, i telai 10 sono fissati mediante un aggancio rapido al telaio principale 8 il cui dettaglio è visibile in figura 5. Tale aggancio rapido include una coppia di staffe J che realizzano una gola all’interno della quale si dispone una costola 10R, che viene quindi fissata alle staffe J mediante spine P. nella costola 10R può inoltre essere realizzata un’interfaccia idraulica per il collegamento alla rete idraulica per la somministrazione del fitofarmaco. The length and shape of the secondary frames 10 can be adapted according to the cultivation to be treated. For example, the length and center distance between the flight units FU on the frames 10 can be varied as a function of the distance between rows or as a function of the performance characteristics of the rotors 4. For this purpose, the frames 10 are fastened by means of a quick coupling to the main frame 8, the detail of which is visible in figure 5. This quick coupling includes a pair of brackets J which form a groove inside which a rib 10R is arranged, which is then fixed to the brackets J by means of pins P. in the rib 10R a hydraulic interface can also be created for connection to the hydraulic network for the administration of the pesticide.

I vantaggi del velivolo 1 sono chiaramente estesi anche ad altre applicazioni al di là di quella su descritta. In particolare, qualora si volesse utilizzare il velivolo 1 per impieghi di videosorveglianza, i summenzionati vantaggi del velivolo diventano evidenti in particolar modo per operazioni di sorveglianza notturna. A tal proposito, il velivolo può essere equipaggiato con una telecamera o fotocamera non necessariamente ipersensibile alla luce e/o dotata di sofisticati stabilizzatori di immagine, poiché l'assetto più stabile e la manovra più fine del velivolo rendono più agevoli le operazioni di messa a fuoco automatica in assenza di luce. Questo, si apprezzerà, è difficilmente raggiungibile con i velivoli di tipo noto in ragione del volo intrinsecamente più instabile e soggetto a perturbazioni all’occorrenza di una qualsiasi manovra. The advantages of the aircraft 1 are clearly extended to other applications beyond the one described above. In particular, if one wishes to use the aircraft 1 for video surveillance purposes, the aforementioned advantages of the aircraft become evident in particular for night surveillance operations. In this regard, the aircraft can be equipped with a camera or camera that is not necessarily hypersensitive to light and / or equipped with sophisticated image stabilizers, since the more stable attitude and the finer maneuvering of the aircraft make it easier to carry out automatic focus in the absence of light. This, it will be appreciated, is difficult to reach with aircraft of the known type due to the intrinsically more unstable flight and subject to perturbations in the event of any maneuver.

Naturalmente, i particolari di realizzazione e le forme di esecuzione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione, così come definita dalle rivendicazioni annesse. Naturally, the details of construction and the embodiments may be widely varied with respect to what has been described and illustrated, without thereby departing from the scope of the present invention, as defined by the appended claims.

In particolare, sebbene la forma di esecuzione qui illustrata preveda rotori 4 e 5 in egual numero, il numero di questi può essere in linea di principio differente, così come non è necessaria la condizione di coassialità fra i rotori. Inoltre, il numero di rotori 4 e 5 non necessariamente deve essere eguale, provvisto che i primi rotori 4 siano dimensionati per garantire il sostentamento, e i secondi rotori 5 siano dimensionati per l’esecuzione delle manovre in volo. Per cui la configurazione dei rotori può essere differente da quella raccolta in unità di volo FU qui illustrata. In particular, although the embodiment illustrated here provides rotors 4 and 5 in equal numbers, the number of these can in principle be different, just as the condition of coaxiality between the rotors is not necessary. Furthermore, the number of rotors 4 and 5 does not necessarily have to be the same, provided that the first rotors 4 are sized to ensure support, and the second rotors 5 are sized for the execution of maneuvers in flight. Therefore the configuration of the rotors may be different from that collected in the flight unit FU illustrated here.

Claims

CLAIMS 1. Rotary-wing aircraft (1) (4, 5) including: - a lift generation group (FU, 4), - a maneuvering group (FU, 5), in which: - said lift generation assembly includes a plurality of first rotors (4) configured for supporting the aircraft (1), - said maneuvering unit includes a plurality of second rotors (5) distinct with respect to said first rotors (4) and which can be operated independently with respect to said first rotors (4).

Aircraft (1) according to claim 1, wherein the first rotors (4) are configured to produce a thrust greater than the thrust produced by the second rotors (5), and in particular greater in an amount ranging from 70% to 95% of the thrust required to sustain the aircraft in still air, preferably 90%.

Aircraft (1) according to claim 1 or claim 2, wherein said first rotors (4) and said second rotors (5) have vertical rotation axis (ZR).

Aircraft (1) according to claim 3, wherein said first rotors (4) and said second rotors (5) are in equal number and are arranged in pairs (FU) coaxial to the respective rotation axes (ZR).

Aircraft (1) according to claim 4, including a plurality of flight units (FU) carried by a frame (2) of the aircraft (1), each flight unit including: - a first rotor (4) of said lift generation unit, - a first motor group (M4) configured to drive the corresponding first rotor (4) in rotation, - a second rotor (5) of the maneuvering unit, - a second motor unit (M5) configured to drive the corresponding second rotor (5) in rotation.

Aircraft (1) according to claim 5, wherein the frame (2) of the aircraft (1) includes a main frame (8) and two secondary frames (10) configured as transverse extensions of said main frame (8), and in which: - a first group of flight units (FU) is arranged on said main frame (8), preferably in correspondence with the vertices of a quadrangular mesh, - a second group of flight units (FU) is arranged on said secondary frames (10 ), in which the flight units (FU) of the second group are arranged, preferably in pairs, on opposite sides with respect to the flight units of the first group and are aligned along a transverse direction (Y10), more preferably the flight units ( FU) of the second group are arranged in pairs with respect to the quadrangular mesh defined by the flight units of the first group and are aligned along said transverse direction (Y10).

Aircraft (1) according to any one of the preceding claims, further including an electric motor-generator unit (20) configured for powering the first and second rotors (4, 5), and in turn driven by an internal combustion engine, preferably a gas turbine (18).

Aircraft (1) according to claim 5 or claim 6, wherein at least part of the flight units (FU) includes a liquid agent delivery device including: - a fragmentation disk (22) connected in rotation to the second rotor (5), - a diffusing nozzle (24) of liquid agent configured for the projection of liquid agent at the address of said fragmentation disk (22), in which each nozzle (24) is fed by a supply group of liquid agent configured for withdrawal of liquid agent from a tank (16) on board the aircraft (1) and to convey the liquid agent in a hydraulic network on board the aircraft flowing outwards at the diffuser nozzles (24).

Aircraft (1) according to any one of the preceding claims, wherein said maneuvering assembly further includes one or more pairs of transverse thrusters (6) having an axis orthogonal to the axis of rotation of the first and second rotors (4, 5) and configured to command a yaw movement of the aircraft.

Flight unit (FU) for an aircraft according to any one of the preceding claims, the flight unit (FU) including: - a first rotor (4) configured for the generation of lift for supporting the aircraft (1), - a first motor unit (M4) configured to drive said first rotor (4) in rotation, - a second rotor (5) coaxial (ZR) to the first rotor (4), - a second motor unit (M5) configured for the rotation drive of said second rotor (5) independently of the first rotor (4), in which said first rotor (4) is configured to produce a thrust greater than the thrust produced by the second rotor (5), and in particular greater in a measure comprised between 70% and 95% of the thrust required to sustain the aircraft in the air firm, preferably to the extent of 90%.