Metodi e procedure automatiche per la sperimantazione in volo di un aeromodello

This work of thesis falls under two established research fields of the Department of Aerospace Engineering of Politecnico di Milano, namely Flight Mechanics and Flight Testing. The overall intent of the project is the development of a platform based on a model airplane and low-cost instrumentation hardware, capable of flying - with an increasing degree of automation - typical Flight Testing maneuvers, and the collection useful flight data in support of didactic activities in the aforementioned areas. The activities were carried out both in parallel and as a prosecution of a Parametric Identification work that has been done on the same aircraft. The objectives of this work of thesis were aimed to developing a methodology for the evaluation of a glider model performance using Flight Testing techniques. This goal resulted in a range of tasks that encompasses the following major areas: set-up of the glider and the complex formed by sensors and data acquisition / telemetry system (based on open source ArduPilot Mega system), with calibration activities and preliminary flight testing; development of a flight control system based on mathematical modeling of the aircraft, and subsequent implementation of manoeuvering control logics on the on-board embedded system; Flight Test field activity, design of testing procedures and manoeuvre, and implementation of post-processing software.

Il lavoro di tesi svolto si inserisce a cavallo di due filoni di ricerca attivi presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale del Politecnico di Milano, ossia quello della Meccanica del Volo e quello della Sperimentazione in Volo. L’intento di fondo del progetto è infatti quello di sviluppare una piattaforma, basata su un aeromodello e su strumentazione hardware a basso costo, in grado di eseguire - con crescente grado di automazione - delle manovre tipiche della Spe- rimentazione in Volo, e di raccogliere dati di volo utili per attività didattiche nell’ambito delle due aree di studio sopra citate. L’attività eseguita durante questi mesi è stata svolta parallelamente ed in prosecuzione di un lavoro di Identificazione Parametrica svolto sullo stesso velivolo. La nuova attività è stata finalizzata in particolar modo a mettere a punto la metodologia per per il calcolo delle prestazioni di un aeromodello di aliante mediante la Sperimentazione in Volo, obiettivo che ha comportato una serie di attività legate a diverse aree di lavoro: allestimento della macchina e del complesso di sensori e sistema di acquisizione dati / telemetria (basati sul sistema open- source ArduPilot Mega), con attività di calibrazione e prove in volo preliminari; sviluppo di un sistema di controllo di volo con l’ausilio di modelli matematici del velivolo e implementazione su sistema em- bedded di bordo delle logiche di funzionamento automatico per l’esecuzione delle manovre; attività sperimentale sul campo, con progettazione delle prove necessarie e sviluppo di software per l’elaborazione finale dei dati di volo.