L'evoluzione del volo elettrico verso il modellismo aereo accessibile a tutti

Innanzitutto vorrei esprimere brevemente la mia opinione sul concetto di aeromodellismo «per tutti»:

Non va affatto inteso come un tentativo di ottenere, attraverso il volo elettrico, una diffusione esplosiva dello sport del modellismo aeronautico. Non secondo il motto: «A ogni cittadino il suo giocattolo elettrico». L’idea è piuttosto che chiunque si dedichi, più o meno seriamente, al modellismo aeronautico, consideri il volo elettrico una disciplina a pieno titolo al pari di tutte le altre. E che, se si desidera praticare il volo elettrico, non siano necessarie grandi abilità manuali, né conoscenze tecniche approfondite, né costi elevati. A chi è nato con dieci pollici sinistri, nessun tipo di modellismo darà piacere. Questo per quanto riguarda il concetto di modellismo «per tutti».

Ora qualche parola sul tema «sviluppo»: sicuramente alcuni modellisti hanno intrapreso fin da presto esperimenti con la propulsione elettrica, che qua e là potrebbero anche aver avuto successo, come ad esempio l’inglese Taplin. Ma nessun nome spicca in questo ambito quanto quello di Fred Militky. Fin dal 1940 si è impegnato con determinazione e quasi ostinazione per la realizzazione del modello di aereo a propulsione elettrica e per questo viene spesso definito il «padre del volo elettrico». Quando morì nel 1976, aveva realizzato non solo modelli di aerei radiocomandati a propulsione elettrica, ma anche un velivolo a propulsione elettrica in grado di trasportare una persona. Fin dalla fine degli anni Sessanta facevo parte del suo staff. Non vi sorprenderà quindi se illustrerò il mio discorso sulla base di esempi tratti dai suoi progetti, ai quali ho assistito o ai quali ho partecipato personalmente. Ciò non intende in alcun modo sminuire o addirittura negare i risultati ottenuti da altri in questo campo.

Sarebbe troppo prolisso raccontare in modo esaustivo di tutti i tentativi e gli insuccessi; per questo vorrei descrivervi più nel dettaglio alcune tappe fondamentali, per così dire, di questo sviluppo.

Dopo numerosi esperimenti e alcuni anni in cui il volo elettrico rimase un sogno, nel 1959 il signor Militky riuscì a far decollare per la prima volta un modello. Purtroppo fu anche l’ultimo con quel modello, poiché scomparve per sempre. Era alimentato da batterie ad acqua salata. Si tratta di batterie che, dopo essere state attivate con alcune gocce di acqua salata, sono in grado di erogare correnti elevate. Sono monouso. Il modello fu il precursore del modello a volo libero «Silentius», immesso sul mercato nel 1960. Ecco alcuni dati tecnici: l’apertura alare era di 780 mm, il peso in volo di 140 g, il carico alare complessivo era di circa 12 g/dm². La propulsione era assicurata da un motore Dr. Faulhaber ad indotto a campana con rapporto di riduzione del riduttore 15:1, che azionava un’elica pieghevole a due pale in legno di balsa del diametro di 320 mm. La fonte di alimentazione era costituita da 2 batterie al piombo in miniatura Rulag.

La potenza in ingresso era di circa 6 watt. La propulsione veniva disattivata dopo circa 20 secondi tramite una cordicella incandescente che apriva un contatto a molla. Da questi dati si evince facilmente che non si trattava ancora di qualcosa alla portata di «tutti». Fu così che, alla fine degli anni Sessanta, non c’era più alcun modello di aereo elettrico sul mercato. La questione, tuttavia, non era stata accantonata, ma si continuava a sperimentare intensamente. La svolta decisiva avvenne nell’estate del 1971 con il modello «Silencer». Dopo aver effettuato inizialmente, anche in questo caso con un solo motore, solo i cosiddetti «voli rasoterra», ovvero voli quasi senza ascesa, mi venne l’idea, ispirandomi a uno dei miei modelli semi-scale, di provare con due motori. Solo pochi giorni prima del Campionato mondiale di acrobazia aerea F3A a Doylestown, in Pennsylvania, si riuscirono a effettuare i primi voli davvero buoni. Negli Stati Uniti, H. Militky ed io presentammo poi il modello tra grandi applausi. Ecco ancora alcuni dati tecnici del modello: apertura alare 1600 mm, peso in volo 922 g, carico alare circa 24 g/dm², 2 motori Dr. Faulhaber ad armatura a campana con riduttore ed eliche pieghevoli in legno di balsa da 320 mm di diametro, che provenivano ancora dal modello «Silentius». La fonte di alimentazione era costituita da celle sinterizzate Ni-Cad da 9,6 V con una capacità di 600 mA/h. Il radiocomando era un apparecchio di serie Varioprop ridotto all’osso, con cui era possibile azionare il timone laterale e quello di quota e, in combinazione con il timone di quota, accendere e spegnere il motore.

A quel punto si era abbastanza sicuri che, con un adeguato bilanciamento tra dimensioni del modello, motore di propulsione, fonti di alimentazione e, non da ultimo, eliche, si potesse lanciare sul mercato un kit con cui potesse cavarsela anche un modellista di medio talento (con l’enfasi ancora sul «talento»). Il risultato fu il modello «Hi-Fly», presentato nel 1973 alla fiera di Norimberga e ancora oggi presente nella gamma di produzione. Si tratta di un aliante con un’apertura alare di 2300 mm. La propulsione è assicurata da 2 motori Jumbo 2000 con rapporto di trasmissione 5:1, che a loro volta azionano ciascuno un’elica pieghevole in plastica da 350 mm di diametro. La fonte di alimentazione è costituita da 10 celle Ni-Cad da 1,0 Ah. La potenza in ingresso è di circa 2 x 35 Watt. Per brevi voli in salita era possibile volare anche con 12 celle, il che risultava particolarmente interessante nelle competizioni. In quel periodo, infatti, si disputavano già le prime competizioni per modelli di aerei elettrici e si cercava di creare programmi agonistici attraenti sia per gli spettatori che per i piloti. Ciò dimostra chiaramente che gli aerei elettrici avevano già trovato una schiera di appassionati, seppur ancora esigua.

Anche la vicina località di Pfäffikon vanta una tradizione nel campo del volo elettrico. Quest’anno vi si terrà per la quinta volta una competizione denominata Militky-Cup. Per illustrarvi meglio il filo conduttore di questo sviluppo, ecco alcune osservazioni sul modello «Hi-Fly»: è realizzato con una struttura ultraleggera, per cui il rapporto tra il peso della cellula e il carico utile era molto sfavorevole. Come forse sapete in parte per esperienza personale, l’«Hi-Fly» è comunque un eccellente aliante elettrico e voli della durata di circa 20–22 minuti sono la norma anche in assenza di termiche. A causa della struttura leggera, tuttavia, è meglio astenersi da acrobazie troppo ambiziose.

In quel periodo, cioè all’inizio degli anni Settanta, il tema del volo elettrico era ormai nell’aria, e non c’era da stupirsi che anche i concorrenti mettessero in commercio kit e attrezzature. Le ragioni di questa improvvisa diffusione erano principalmente tre:

In primo luogo, a fungere in un certo senso da «sostegno» al volo elettrico, si aggiunse la crescente consapevolezza ambientale dei cittadini. A volte mi capita di definirla anche «isteria ambientale». Di conseguenza, in molti campi di volo per aeromodelli non era più possibile volare con motori a combustione, almeno in determinati orari. Questa lacuna poteva essere colmata solo con la propulsione elettrica. A quel punto, molti modellisti si sono resi conto che non solo mancava il rumore, ma anche le ben note macchie d’olio su camicia e pantaloni.

Il secondo argomento era la fattibilità, ormai possibile, dei modelli di aerei a propulsione elettrica, senza dover prima condurre esperimenti personali dall’esito incerto. A tutti gli interessati era stato infatti presentato il successo del «Silencer» sulla stampa specializzata. A ciò si aggiunge il fatto che i costi, sui quali tornerò più avanti, erano contenuti.

Il terzo motivo era che molti modellisti, quando c’è qualcosa di nuovo, devono assolutamente averlo e provarlo. C’è semplicemente un certo fascino nel poter partecipare in prima linea a uno sviluppo. Basti pensare allo sviluppo parallelo del modellino di elicottero!

Era quindi ora possibile recarsi in un negozio specializzato, acquistare un kit con tutti gli accessori e, dopo un po’ di lavoro di montaggio, far volare con successo il modello finito. A ciò si opponeva però un prezzo ancora piuttosto elevato, poiché bisognava acquistare ben due motori: cosa fare se all’improvviso si presentavano le correnti termiche e il modello, con i motori spenti, continuava a salire sempre più in alto? Inoltre, gli stessi motori presentavano ancora alcuni punti deboli, che si manifestavano dopo un certo periodo di funzionamento.

Per essere davvero adatto a «tutti», il volo elettrico doveva diventare ancora più economico e, soprattutto, più robusto. Questo sviluppo fu portato avanti in modo decisivo ancora una volta negli anni dal 1973 al 1975. Il miglioramento probabilmente più significativo riguardò le batterie di alimentazione. Ma anche i motori, i riduttori e le eliche, per non parlare dei modelli stessi, furono ulteriormente rivisti in quel periodo.

Con l’uscita del kit «Mosquito» in occasione della fiera del 1975, si può tranquillamente affermare che lo sviluppo subì una fase di stabilizzazione.

In questo modello erano state soddisfatte tutte le esigenze menzionate in precedenza: se il kit di propulsione dell’«Hi-Fly» costava ancora circa 238 DM, quello del «Mosquito», ora monomotore, costava solo circa 130 DM.

Le prestazioni di salita non erano quindi inferiori e, grazie all’uso aggiuntivo, ad esempio, dell’interruttore di pilotaggio, si aveva la possibilità di riportare rapidamente il modello vicino al suolo tramite l’inversione di spinta e, inoltre, di proteggere la batteria di alimentazione dalla scarica profonda, poiché l’interruttore disattiva automaticamente il motore al raggiungimento di una tensione preimpostata.

Non è certo un caso che tutti i primi esempi di successo fossero modelli

che chiamiamo "veleggiatori", ovvero modelli con ampia superficie alare e un profilo fortemente portante, che di conseguenza hanno una bassa velocità di volo e una bassa velocità di discesa. Questi modelli necessitano di poca energia motrice per eseguire una salita. Inoltre, un fattore da non sottovalutare è che le eliche di grandi dimensioni, che ruotano relativamente lentamente, hanno un rendimento migliore rispetto a quelle piccole e veloci. Purtroppo, però, parte di questo vantaggio viene vanificato dal necessario riduttore.

Solo quando, grazie a radiocomandi più leggeri e a sistemi di propulsione migliorati, si è creato un certo surplus di potenza, sono stati immessi sul mercato sempre più modelli con trasmissione diretta, cioè senza riduttore. Si tratta prevalentemente dei cosiddetti modelli sportivi e da acrobazia, che in alcuni casi raggiungono velocità notevoli. Questa variante, penso ad esempio al modello «Elektro Max», nonostante le buone prestazioni, può essere dotata di propulsione già a circa 150 DM. La potenza in ingresso è di circa 150 Watt, a seconda dell’elica utilizzata. Il peso totale raggiunge circa 1700 g. L’autonomia di volo è di circa 4 min. a piena potenza e di circa 10 min. a metà potenza, con il modello che si mantiene alla stessa quota, più il tempo di volo planato, a seconda dell’altezza di partenza.

Nel frattempo, con le mie spiegazioni sono giunto al presente. Se oggi vi recate in un negozio specializzato ben fornito, vi si presenta un’ampia scelta di modelli di aerei elettrici e di propulsori. Quasi tutti hanno in comune il fatto di funzionare senza problemi nell’ambito per cui sono stati progettati e realizzati. Si può quindi affermare a ragione che il volo elettrico sia alla portata di «tutti». Una consulenza specialistica è tuttavia indispensabile, poiché ancora oggi non ci si può permettere di sprecare potenza, ad esempio a causa di un’elica di dimensioni errate o di una scelta sbagliata del motore, ecc. E proprio come un motore a combustione interna richiede una corretta regolazione e manutenzione, lo stesso vale per un propulsore elettrico. La manutenzione, in particolare quella della batteria di alimentazione, è il segreto per molti voli senza problemi.

Ora alcune osservazioni sui costi rispetto ai motori a combustione interna:

I prezzi di acquisto menzionati in precedenza, compresi tra circa 130 e 150 DM per un motore elettrico, sarebbero all’incirca gli stessi da pagare anche per motori a pistoni comparabili, se si includono il serbatoio, la batteria di avviamento e gli altri accessori indispensabili per il funzionamento. Un'eccezione a questa regola si verifica al massimo in caso di requisiti di potenza crescenti, ad esempio per i modelli da acrobazia, dove la versione elettrica risulta svantaggiata. In questi casi, infatti, i suoi costi aumentano molto più rapidamente.

Per quanto riguarda i costi di esercizio correnti, da un lato c’è l’energia gratuita fornita dalla batteria dell’auto, dall’altro l’acquisto ricorrente di carburante per modellini. Ciò comporta una chiara scelta a favore della propulsione elettrica. Personalmente non ritengo che la decisione a favore o contro il volo elettrico dipenda da una differenza di pochi marchi nel prezzo di acquisto. Forse per molti modellisti si tratta di una mancanza di informazioni, oppure dell’obbligo di dover caricare una batteria con precisione, o forse è proprio l’assenza di rumore? Provate a immaginare una vettura di Formula 1 con motore elettrico!

Permettetemi, per concludere, di esprimere alcune ipotesi su come immagino l’evoluzione futura:

Il punto più critico è probabilmente l’accumulatore di energia, ovvero la batteria. È essa la principale responsabile dell’elevato peso utile, e per il momento la situazione rimarrà più o meno così. Forse sarà possibile ridurre ulteriormente la sua resistenza interna e renderla meno sensibile al sovraccarico o alla scarica profonda. In ogni caso, i miglioramenti avverranno solo a piccoli passi.

Lo stesso vale per i motori. In questo ambito si potrebbe pensare a un miglioramento del magnete, a un migliore bilanciamento, a un raffreddamento e a cuscinetti più efficaci e, eventualmente, a un peso ancora leggermente inferiore. Ma qui lo sviluppo si delinea già chiaramente: tutto avrà il suo prezzo, specialmente con piccole quantità di produzione.

I miglioramenti più facili da ottenere riguarderanno gli accessori che semplificano l’utilizzo della propulsione elettrica, ad esempio caricabatterie automatici, interruttori universali e senza perdite e simili.

Per il modello, ovvero la cellula, varrà anche in futuro che dovrà essere ben progettato dal punto di vista aerodinamico e che, a causa dell’elevato carico utile, sarà necessaria una buona resistenza strutturale a fronte di un peso ridotto.

Ma già oggi ogni modellista e costruttore di modellini serio è in grado di volare senza problemi con la propulsione elettrica.