Argomenti per tesi di laurea Magistrale in. MECCANICA E DINAMICA DEL VOLO SIMULATORI DI VOLO MECCANICA DEL VOLO DELL ELICOTTERO Novembre 2009

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1 Argomenti per tesi di laurea Magistrale in MECCANICA E DINAMICA DEL VOLO SIMULATORI DI VOLO MECCANICA DEL VOLO DELL ELICOTTERO Novembre 2009 Sviluppo finale e prove di volo di un UAV ad ala rotante (prerequisiti: corsi di Dinamica del volo, Fondamenti di automatica; consigliati: Meccanica del volo dell elicottero, Simulatori di volo) Le tesi, di carattere progettuale, riguardano diverse aree tematiche quali la modellistica aeromeccanica, la sintesi/analisi di sistemi di controllo per sistemi incerti, le prove di volo. Identificazione del modello aerodinamico di velivoli in scala (prerequisiti: corsi di Dinamica del volo, Fondamenti di automatica, Meccanica del volo dell elicottero per applicazioni a a/m ad ala rotante) La tesi è di tipo teorico/sperimentale e consiste nello sviluppo della strumentazione di un modelli di aeromobili ad ala fissa o ad ala rotante, e nella applicazione di algoritmi di identificazione parametrica a dati acquisiti nel corso di prove di volo. Sviluppo del sistema di guida e controllo di un quadrotor (prerequisiti: corsi di Dinamica del volo, Fondamenti di automatica; consigliati: Meccanica del volo dell elicottero, Simulatori di volo)) Il lavoro, di tipo progettuale e sperimentare, sarà svolto in collaborazione con docenti del settore della robotica e riguarda la realizzazione e validazione mediante prove di volo di un autopilota per un piccolo velivolo quadrirotore. Sviluppo di modelli per l analisi aeromeccanica e/o simulazione del moto di elicotteri (prerequisiti: corsi di Dinamica del volo, Meccanica del volo dell elicottero; consigliato: Simulatori di volo) La tesi riguarda la modellistica di macchine ad ala rotante e lo sviluppo in ambiente Matlab/Simulink di codici di simulazione per l analisi della stabilità e delle qualità di volo. Analisi di sistemi autoland per UAV e a/m dell aviazione generale (prerequisiti: corsi di Dinamica del volo, Fondamenti di automatica; consigliato: Simulatori di volo) La tesi riguarda l analisi e lo sviluppo di algoritmi per l atterraggio automatico su piste prive di apparati radio (ILS).

2 TESI IN COLLABORAZIONE CON AZIENDE E/O CENTRI DI RICERCA U.T.R.I. S.p.A., Roma (prerequisiti: corso di Dinamica del volo; consigliato: Simulatori di volo) Tecniche di identificazione applicate al controllo di un velivolo ad ala fissa La tesi, che si svolgerà in parte presso U.T.R.I. (Unmanned Technology Research Institute) riguarda l'applicazione delle comuni tecniche di identificazione parametrica e non parametrica per la definizione di un simulatore di volo e lo studio degli algoritmi di navigazione e controllo di un velivolo autonomo ad ala fissa. Galileo Avionica (UAVs and Simulator Unit), Ronchi dei Legionari (GO) (prerequisiti: corso di Dinamica del volo; consigliato: Simulatori di volo) Implementazione di un modello di turbolenza atmosferica agli elementi finiti La tesi consisterà nel realizzare in Matlab-Simulink un modello di turbolenza atmosferica che sia in grado di simulare la normale turbolenza (con spettro tipo Dryden MIL-F- 8785C) congiuntamente a disturbi locali (dovuti ad esempio all orografia del terreno, alla presenza di edifici o di forti ascendenze, alla turbolenza di scia di un altro velivolo etc.) Modellazione della fase di flottaggio di un velivolo anfibio La tesi consisterà nel realizzare in Matlab-Simulink un modello di forze esterne applicabile alle operazioni in acqua (decollo, ammaraggio e flottaggio) di un velivolo antincendio anfibio tipo Canadair. Simulazione del volo di un velivolo bimotore in condizioni di ghiaccio La tesi consisterà nel realizzare in Matlab-Simulink il modello di simulazione del velivolo DeHavilland DHC-6 Twin Otter sulla base di dati reperiti in letteratura. CIRA (Centro Italiano Ricerche Aerospaziali), Capua Definizione di criteri per l analisi delle qualità di volo per velivoli di rientro in atmosfera (prerequisiti: corso di Dinamica del volo) Gli obiettivi della tesi riguardano: la selezione, attraverso un analisi di letteratura, di criteri lineari e non lineari per l analisi robusta (in presenza di incertezze di modello) in ciclo aperto ed in ciclo chiuso delle qualità di volo per velivoli di rientro in atmosfera;

3 la definizione di un architettura preliminare per un tool software integrato di valutazione delle qualità di volo, basato sui criteri selezionati. Identificazione da dati di volo del modello di un elicottero: valutazione dell incertezza di stima per una procedura di identificazione a più passi ibrida tempo-frequenza (prerequisiti: corsi di Fondamenti di automatica, Dinamica del volo, Meccanica del volo dell elicottero; consigliato: Simulatori di volo) La prima parte del lavoro sarà costituita da un analisi critica di letteratura sui metodi di valutazione dell incertezza di stima per le tecniche di identificazione nei domini del tempo e della frequenza. Quindi, utilizzando i risultati dell analisi di letteratura e la descrizione dettagliata della procedura e delle metodologie di identificazione sviluppate dal CIRA, sarà definita una metodologia per la valutazione delle incertezze sulle stime fornite dalla procedura di identificazione. Argos Ingegneria S.p.A., Roma (prerequisiti: corso di Dinamica del volo; consigliati: Simulatori di volo, Meccanica del volo dell elicottero) Studio teorico e sviluppo di algoritmi numerici real-time per dispositivi autopilota per velivoli UAV Studio teorico e sviluppo di algoritmi numerici real-time per l analisi dell effetto delle perturbazioni (es. turbolenza atmosferica) sull acquisizione di immagini a bordo del velivolo. Le tesi saranno elaborate in concomitanza con gli sviluppi del progetto PAPI/TALS e dovranno terminare entro l estate Le attività potranno svolgersi sia presso l Università sai presso la sede di Argos Ingegneria in via Tiburtina Sarà richiesto al tesista un impegno di collaborazione e coordinamento con gli ingegneri impegnati sul progetto, nell ottica di sviluppo di un prodotto industriale.

4 Argomenti di Tesi Pag. 1 di 2 Tesi 1 : Sviluppo di algoritimi di Ground collision avoidance Prerequisiti: Esami prerequisiti: Esami consigliati: Matlab/Simulink, basi di programmazione Dinamica del volo Simulatori di volo, Radar e Navigazione Aerea, Radiolocalizzazione e Navigazione Satellitare, Meccanica del volo dell'elicottero Proposta di tesi La tesi, di tipo teorico/progettuale, si propone di sviluppare degli algoritmi per la predizione di collisione con il terreno con l'ausilio di mappe di elevazione. Dopo un'analisi della letteratura corrente, il lavoro prevede: Valutazione della miglior soluzione o la proposta di una nuova Studio di un architettura adatta ad espletare l'algoritmo di predizione Implementazione in Matlab / Simulink di un algoritmo semplificato, utilizzando come linee guida la FAA TSO-C151b (Terrain Awareness & Warning System - TAWS) Dimostrazione dell'efficacia del modello basato su alcuni casi di studio pubblicati dalla FAA. Aree di Studio: Falsi allarmi : (nuisance warnings*) / missed alarms Complessità e Performance degli Algoritmi Nessuna parte di questo documento può essere riprodotta in alcuna forma, con un sistema elettronico o con altri mezzi, senza il preventivo permesso di un legale Rappresentante della Società InterConsulting S.r.l.

5 Argomenti di Tesi Pag. 2 di 2 Tesi 2 : Sviluppo di un architettura per Terrain Awareness and Warning System (TAWS) Prerequisiti: Esami prerequisiti: Esami consigliati: Matlab/Simulink, basi di programmazione Dinamica del volo, Simulatori di volo, Radar e Navigazione Aerea, Radiolocalizzazione e Navigazione Satellitare, Meccanica del volo dell'elicottero Proposta di tesi La tesi, di tipo teorico/progettuale, ha lo scopo di realizzare l architettura di sistema per la valutazione effettiva di algoritmi di ground collision avoidance (sistema TAWS) partendo dalla letteratura corrente e dagli standard attuali. Aree di Studio: Selezione algoritmi pre-esistenti. Studio di un architettura per il Terrain Awareness, tra cui: o input richiesti: radar altimetro, Air Data System (ADS), stato flaps/gear, elevation maps, airport database, forward looking Terrain Following Radar (TFR),... o output: audio, video (vari tipi di 2D maps, 3D maps, 4D maps, augmented reality,...) o o minimizzazione dei false alarms/missed alarms/nuisance warnings eventuali algoritmi da letteratura utilizzabili: Terrain Referenced Navigation, modello turbolenza per l orografia, integrazione dati metereologici,... Questi saranno discussi come funzionalità desiderabili in una versione completa dell'architettura implementazione in Matlab/Simulink dell architettura e degli algoritmi definiti ai punti precedenti, utilizzando come linee guida la FAA TSO-C151b (Terrain Awareness & Warning System TAWS) Sessione di test con volontari (piloti?) per valutare l'efficacia del metodo rispetto casi di test reali. Nessuna parte di questo documento può essere riprodotta in alcuna forma, con un sistema elettronico o con altri mezzi, senza il preventivo permesso di un legale Rappresentante della Società InterConsulting S.r.l.