Design and development of the new generation of the Mnemosine FTI system for light aircraft

This thesis was created to meet the demand for a new generation of flight test instrumentation for ultra-light aircraft developed by the Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali of Politecnico di Milano. This instrumentation will replace the previous version called Mnemosine MK III which essentially consists of several metal cases containing nodes, each one with its own characteristics, which communicate with each other through a specially developed protocol based on Controller Area Network (CAN). What follows is the result of several analysis aimed at developing the new flight test instru- mentation (FTI) system called Mnemosine MK IV. Thanks to the progress of the semiconductor industry, this new version introduces the integration of multiple nodes in a single central unit, whose operations are governed by a real time operating system. Right from the start it exposes the desire to use as much as possible Open Source software and source code. This work consists of an introduction, where is given a brief history of general flight test activity and the evolution of Mnemosine, the formal research of new requirements gathered during the flight test campaigns both in academic and in business through to the project Poli-XFlight. Follows the hardware preliminary design, that in some cases goes into detail according to the functional requirements. Then the description of the software philosophy until the preparation of the requirements specification and the presentation of the demo made with the purpose of verifying the actual feasibility of entire project.

Questa tesi nasce per rispondere alla richiesta di una nuova generazione di strumentazione per prove di volo per velivoli ultraleggeri sviluppata dal Dipartimento di Scienze e Tecnolo- gie Aerospaziali del Politecnico di Milano. Tale strumentazione andrà a sostituire la precedente versione chiamata Mnemosine MK III che essenzialmente si compone di più case metallici con- tenenti i nodi, ognuno con le proprie caratteristiche, che comunicano fra loro tramite protocollo Controller Area Network (CAN) data bus appositamente sviluppato. Quanto segue è il risultato di diverse analisi volte allo sviluppo del nuovo sistema flight test instrumentation (FTI) chiamato Mnemosine MK IV. Capitalizzando i progressi dell'industria dei semiconduttori, questa nuova versione introduce l'integrazione di più nodi in un'unica unità centrale, le cui funzioni sono governate da un sistema operativo real-time. Fin da subito si espone la volontà di utilizzare il più possibile software e codici sorgenti Open Source. Il lavoro qui presentato è composto da una parte introduttiva, dove si riporta brevemente la storia dell'evoluzione di Mnemosine con una parentesi rivolta al mondo dell'aviazione, la ricerca formale dei nuovi requisiti raccolti durante le campagne di flight test sia in ambito accademico sia in ambito aziendale grazie al progetto Poli-XFlight. Segue il progetto di massima dell'hardware, che in alcuni casi si spingerà più in dettaglio secondo le esigenze funzionali e la descrizione della filosofia software fino alla redazione della specifica dei requisiti e la presentazione dei codici di validazione realizzati con lo scopo di verificare l'effettiva fattibilità dell'intero progetto.