Identification of the basic aerodynamic model of an ultralight aircraft from flight test data

Parameter estimation from flight test is an important step in an aircraft development and verification. The estimation of stability and control derivatives, in fact, allows the prediction of fundamental aircraft characteristics and behaviour in the most important flight conditions, such as cruise, climb, turn and descent, as well as terminal manoeuvres. When the coefficients in the equations of motion are completely known, is then possible to simulate aircraft flight. This is the starting point for the development of numerous applications, such as flight control laws or flight simulators. This thesis discusses the identification of the static aerodynamic model of an ultralight aircraft, the Trail G70, manufactured by Ing. Nando Groppo S.r.l. An additional analysis about propeller efficiency is also developed, contributing to the prediction of aircraft performance. The aircraft is equipped with a flight test instrumentation developed at the Polytechnic University of Milan. The process of estimation is conducted using trimmed flights in cruise configuration recorded during the flight test campaign performed during the course "Sperimentazione in volo" in the year 2017 and with the addition of flight missions carried out within the process of certification of the aircraft.

L'identificazione dei parametri che caratterizzano le equazioni del moto di un velivolo da prove di volo, è un passaggio importante nel processo di sviluppo e verifica di un aereo. La conoscenza delle derivate di stabilità e controllo consente, infatti, la previsione delle caratteristiche e del comportamento dell'aereo in molte importanti condizioni di volo, come per esempio la crociera, la virata e la discesa oltre alle manovre finali. Noti i coefficienti nelle equazioni del moto, è poi possibile simulare il volo del velivolo. Questo è il punto di partenza per lo sviluppo di numerose altre applicazioni, come per esempio leggi di controllo o simulatori di volo. Questa tesi si concentra sull'identificazione del modello aerodinamico statico di un velivolo ultraleggero, il Trail G70, prodotto da Nando Groppo S.r.l. Per contribuire alla predizione delle performance dell'aereo, è stata poi effettuata un'ulteriore analisi per investigare il rendimento propulsivo dell'elica. Il velivolo è equipaggiato con il sistema di acquisizione dati sviluppato dal Politecnico di Milano. Il processo di identificazione è svolto utilizzando voli trimmati in configurazione cruise, registrati durante la campagna prove condotta durante il corso di "Sperimentazione in volo" dell'anno 2017 e con l'aggiunta di alcuni voli effettuati per il processo di certificazione dell'aeromobile.