Sviluppo e sperimentazione di procedure di prove di volo automatiche per UAV

The inspiring idea of this thesis activity is to develop a low-cost system able to perform fully automated test procedures for a remote-controlled motor glider scale model. The high level of automation is essential in this case, because the degree of precision required for flight testing cannot be achieved by the pilot at ground; moreover automatic test procedures ensure repeatability that is difficult to reached in classic experimentation activity. The final aim is to realize a complete flight test campaign in order to evaluate the aerodynamic performance of the aircraft, such as drag polar and stall behavior, continuing previous project activities. The ArduPilot Mega based on board software performs automatically the overall test maneuver. The flight test campaign was associated to the wind tunnel thrust test realized at Politecnico di Milano. The overall work can be schematized in the following tasks: study of Arduino based ArduPilot Mega system and on board sensor system; develop and test in both simulated environment and operative conditions of the on board software; preparation and execution of the wind tunnel thrust test and the flight test campaign; data processing and results presentation.

L'idea ispiratrice del progetto descritto nel presente lavoro di tesi è quella di sviluppare un sistema a basso costo in grado di eseguire delle procedure di prove di volo automatiche per un modello di motoaliante radiocomandato. Il raggiungimento di un alto livello di automazione è in questi casi imprescindibile, poiché il pilota a terra non può assicurare il grado di precisione necessario durante l'attività di sperimentazione; inoltre le procedure automatiche garantiscono una ripetibilità della prova difficile da raggiungere nell'ambito della sperimentazione classica. L'intento finale è di realizzare una campagna di prove sperimentali atte a determinare le prestazioni aerodinamiche, come la curva polare parabolica e il comportamento allo stallo, proseguendo l'attività sperimentale avviata in precedenza sullo stesso velivolo. L'intera prova è portata a termine in modo completamente automatico mediante un software di bordo, azionato in remoto dal pilota, realizzato con l'ausilio del sistema open-source ArduPilot Mega. L'attività di sperimentazione in volo è accompagnata dalla realizzazione di prove in galleria del vento per la caratterizzazione delle curve di trazione del sistema propulsivo, eseguite nei laboratori del Politecnico di Milano. Il lavoro svolto nel periodo di tesi può essere schematizzato nelle seguenti attività: studio della piattaforma Arduino nella sua variante specifica per attività aeromodellistiche ArduPilot Mega, e dell'insieme di sensori ad essa collegati; sviluppo e prova in ambiente simulato e in condizioni operative del software di bordo per la realizzazione di flight mode automatici; allestimento ed esecuzione di prove di trazione in galleria del vento e della campagna di prove di volo; elaborazione dei dati raccolti e presentazione dei risultati.