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

110 Pages·2017·2.59 MB·English

Politecnico di Milano
SCHOOL OF INDUSTRIAL AND INFORMATION ENGINEERING
Master of Science Degree in Aeronautical Engineering
Identification of the basic aerodynamic model of an ultralight
aircraft from flight test data
Candidate: Supervisor:
Francesco Battaini Prof. Lorenzo Trainelli
841767
Academic year
2016-2017

A pap´a Giuseppe
e zio Paolo

Ringraziamenti
Ilprimoringraziamento´eperilmiorelatore,professorLorenzoTrainelli,per
la pazienza che ha avuto nei miei confronti e la sua disponibilt´a nonostante
i molti impegni.
Ringrazio anche i professori Riboldi e Cacciola, che hanno seguito questo
lavoro nelle sue prime fasi e il professor Rolando per aver curato la strumen-
tazione per la campagna prove.
Un ringraziamento va poi a tutti i miei amici: a quelli di una vita che mi
sono sempre stati vicino e a quelli nuovi conosciuti in questi anni al Poli.
Grazie per tutti i bei momenti passati insieme.
Un ringraziamento speciale va ai miei compagni di universit´a del gruppo
aerEospaziale. Senza di voi sarebbe stato tutto piu´ difficile.
Infine non posso non ringraziare la mia famiglia. E´ grazie a voi, al vostro
supporto e incoraggiamento e ai vostri sacrifici che ho potuto raggiungere
questa meta. Un grazie quindi alla mamma che mi ´e sempre vicina, a mio
fratello con cui ho sempre il piacere di confrontarmi e a a te pap´a che sicu-
ramente avresti voluto vedere questo giorno. Grazie per tutto quello che mi
hai insegnato.
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Abstract
Parameter estimation from flight test is an important step in an aircraft de-
velopment and verification. The estimation of stability and control deriva-
tives, in fact, allows the prediction of fundamental aircraft characteristics
andbehaviourinthemostimportantflightconditions, suchascruise, 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. Anadditionalanalysisaboutpropellerefficiencyisalsodeveloped,con-
tributing 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.
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Sommario
L’identificazione dei parametri che caratterizzano le equazioni del moto di
un velivolo da prove di volo, ´e un passaggio importante nel processo di
sviluppo e verifica di un aereo. La conoscenza delle derivate di stabilit´a e
controllo consente, infatti, la previsione delle caratteristiche e del compor-
tamento 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,´e poi possibile simulare il volo del velivolo. Questo
´e il punto di partenza per lo sviluppo di numerose altre applicazioni, come
per esempio leggi di controllo o simulatori di volo.
Questatesisiconcentrasull’identificazionedelmodelloaerodinamicostatico
di un velivolo ultraleggero, il Trail G70, prodotto da Nando Groppo S.r.l.
Percontribuireallapredizionedelleperformancedell’aereo,´estatapoieffet-
tuata un’ulteriore analisi per investigare il rendimento propulsivo dell’elica.
Il velivolo ´e equipaggiato con il sistema di acquisizione dati sviluppato
dal Politecnico di Milano. Il processo di identificazione ´e svolto utiliz-
zando 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.
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