Parte I
1
Introduzione
1.1
Possibili campi di impiego dell’UAV
Il campo di impiego dei velivoli denominati UAV (Uninhabited Aerial Ve-hicle) risulta vario ed in rapida espansione; infatti, alla luce degli attuali scenari geopolitici e bellici sempre pi`u complessi e diversificati, `e emersa l’utilit`a e talvolta la necessit`a di utilizzo di velivoli privi di piloti a bordo e in grado di effettuare navigazione autonoma oppure comandata da terra e di trasmettere in tempo reale i dati rilevati, al fine di ridurre al minimo il rischio di perdite di vite umane.
Oltre al campo militare vanno aumentando le ricerche per l’applicabilit`a in ambiente civile in campi quali il controllo del territorio, l’agricoltura, la geo-grafia, l’oceanografia e la protezione civile dove, o per mere ragioni di conve-nienza economica o per la tipologia di missione da svolgersi in condizioni ambientali particolarmente impervie ed ostili, si sconsiglia l’uso di velivoli abitati.
1.2
Il Progetto SCAUT
L’impiego di velivoli di tipo UAV in scenari prevalentemente civili costituisce da alcuni anni oggetto di attivit`a di ricerca condotta dal DIA (Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale) dell’Universit`a degli Studi di Pisa, volta a rea-lizzare un sistema di controllo del territorio denominato “Progetto SCAUT” (Sistema di Controllo AUtomatico del Territorio) e descritto in [1],[2],[3],[4]
1 – Introduzione
e [5]. La configurazione individuata nell’ambito di tale progetto si colloca in una categoria che, per dimensioni, prestazioni e carico pagante (inteso come peso di strumentazioni e sensori specifici per lo svolgimento di una determi-nata missione) risulta essere quella maggiormente studiata nelle molteplici attivit`a di ricerca che vedono come oggetto queste particolari macchine.
1.3
I contributi di questo lavoro
Questo lavoro descrive la validazione dei risultati di tutti i precedenti lavori, le integrazioni e le modifiche apportate al blocco di simulazione del volo de-nominato Simulatore, lo studio dei requisiti dei sistemi di autopilotaggio del modello in scala sito presso il Laboratorio di Meccanica del Volo, indicato nel seguito con la sigla LMV, e la loro collocazione all’interno del blocco di gestione del volo detto FMS (Flight Management System); infine rappresen-ta il comporrappresen-tamento dinamico del velivolo a seguito dell’accensione di ogni singolo autopilota o di una loro possibile combinazione.
Sulla base delle precedenti esperienze di ricerca svolte presso il sopraddetto Laboratorio, il punto di partenza dello sviluppo di questo lavoro `e la scelta di continuit`a nell’utilizzo del software Matlabr- Simulinkr ( c 1984-2007, The MathWorks, Inc.) per la modellizzazione di tutti i suoi componenti. L’adozione di tale ambiente di lavoro consente di soddisfare alcuni importan-ti requisiimportan-ti, il primo dei quali `e rappresentato dalla flessibilit`a del sistema: esso deve essere facilmente riconfigurabile per poter riprodurre senza grosse difficolt`a le dinamiche di differenti tipologie di velivoli. Un secondo requisito `
e quello del contenimento dei costi, che colloca il banco prova nella categoria dei simulatori a basso costo.
Tale scelta inoltre rende possibile la compilazione in linguaggio C dei model-li stessi al fine di ottenere files eseguibimodel-li tamodel-li da rendere pi`u rapidi i calcoli du-rante le simulazioni in tempo reale. Lo sviluppo del banco prova ha richiesto, in precedenti lavori, la creazione di una rete di calcolatori con una configu-razione di tipo host/client in cui ogni macchina invia e riceve informazioni: ci`o fornisce un ulteriore aspetto che ha condizionato la scelta dei pacchetti software con cui sono stati modellizzati i vari componenti del banco.
1 – Introduzione
1.4
Organizzazione della tesi
Il presente lavoro `e organizzato come segue:
• Il Capitolo 2 `e dedicato alla descrizione dell’architettura del banco pro-va con particolare riferimento al modo in cui le informazioni sono gestite all’interno della rete locale dal software di simulazione.
• Il Capitolo 3 contiene invece le principali modifiche apportate al blocco di simulazione matematica del volo denominato Simulatore al fine di completare la descrizione dei modelli delle equazioni che governano il moto e delle principali caratteristiche dell’apparato propulsivo.
• Il Capitolo 4 riguarda lo studio analitico e sintetico dei vari sistemi di autopilotaggio che si possono attivare dalla stazione a terra; per ognuno si riportano le risposte del sistema a prefissati ingressi e la tabulazione dei principali parametri.
• Il Capitolo 5 affronta l’integrazione dei vari sistemi di autopilotag-gio all’interno del blocco di gestione del volo denominato FMS con particolare riguardo alle possibili combinazioni di accensione.
• Il Capitolo 6 riporta le verifiche dei test di simulazione effettuati sul banco prova completo delle periferiche utilizzate per la visualizzazione dei risultati.
• Il Capitolo 7 riassume le conclusioni e delinea gli sviluppi futuri del progetto.