DA ULTRALEGGERO A SAPREVOLUZIONE DI UN ELICOTTERO CIVILE

EMANUELE LUIGI DE ANGELISUNIVERSITY OF BOLOGNAZEPHYR AEROSPACE

FORLI, ITALYOCTOBER 24th, 2019

CIRI AEROSPACE: UNIVERSITA’ E INDUSTRIA

• CIRI è l’acronimo per ‘Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale’.• Il CIRI Aerospace sfrutta le sinergie tra le competenze presenti nei Dipartimenti dell'Università di

Bologna per promuovere attività di ricerca industriale nel campo aerospaziale.• Il CIRI Aerospace offre competenze e servizi qualificati alle Aziende interessate a sviluppare progetti

di ricerca industriale nei settori dell’Alta Tecnologia, con particolare riferimento ai seguenti ambiti: aeronautico, aerospaziale, energetico, meccanica avanzata, sensoristica, nautica, mezzi di trasporto di superficie.

• Tra le attività di ricerca spiccano quelle relative alla Meccanica del Volo, approfondite tecnologicamente nell’ambito di un Laboratorio dedicato (sede di Forlì).

• Il Laboratorio di Meccanica del Volo, coordinato dal Prof. Fabrizio Giulietti (UNIBO), è oggi uno dei centri di riferimento nello studio delle prestazioni e della stabilità di velivoli ad ala fissa e ad ala rotante, con particolare attenzione volta alla prototipazione di sistemi ad elevata automazione.

• Nel 2017 il personale ricercatore del Laboratorio fonda Zephyr Aerospace, spin-off accreditato dall’Università di Bologna.

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TECHNOLOGY TRANSFER TIMELINE

• L’ESPERIENZA DECENNALE DEL LABORATORIO DI MECCANICA DEL VOLO PONE LE BASI PER LA FONDAZIONE DI UN’AZIENDA

• ZEPHYR AEROSPACE E’ SPIN-OFF DELL’UNIVERSITA’ DI BOLOGNA 3

PRODUCTS AND SERVICES

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ABOUT US

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CONTROL SYSTEM DESIGN: A MODEL-BASED APPROACH

• LO SVILUPPO DI SISTEMI DI CONTROLLO RAPPRESENTA IL PUNTO INIZIALE DELLA NOSTRA RICERCA NELL’AMBITO DELLA MECCANICA DEL VOLO, CON ATTIVITA’ INTERCONNESSE DAL METODO MODEL-BASED DESIGN

• ATTUALMENTE TALI ATTIVITA’ SONO GLI ELEMENTI FONDANTI NEL CORE BUSINESS DI ZEPHYR AEROSPACE 6

CONTROL SYSTEM DESIGN: SAMPLE CASE

• CURTI SPA REALIZZA UN ELICOTTERO BIPOSTO MONO-TURBINA DOTATO DI UN PARACADUTE BALISTICO• PER TESTARE L’EIEZIONE DEL PARACADUTE IN AMBIENTE OPERATIVO, A SEGUITO DELLA PERDITA PROPULSIVA, SI RENDE

NECESSARIA LA SUA ‘DRONIZZAZIONE’• IL CIRI AEROSPACE E ZEPHYR SRL VENGONO INCARICATI DI RENDERE IL VELIVOLO PILOTABILE DA REMOTO

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CONTROL SYSTEM DESIGN: ZEFHIR HELICOPTER

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CONTROL SYSTEM DESIGN: ZEFHIR HELICOPTER

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CONTROL SYSTEM DESIGN: WORKFLOW

1. DEFINIZIONE DEI REQUISITI DI MISSIONE. ANALISI MATEMATICA DEL VELIVOLO2. MODELLAZIONE E SIMULAZIONE DEL VELIVOLO3. DEFINIZIONE DELLA LOGICA DI CONTROLLO4. TEST CON VELIVOLO ABITATO, TECNICHE DI IDENTIFICAZIONE DINAMICA5. SIMULAZIONI COMPUTER- E HARDWARE-IN-THE-LOOP6. CARATTERIZZAZIONE E VALIDAZIONE DEI SOTTOSISTEMI DI MISSIONE7. ADDESTRAMENTO DEL CANDIDATO PILOTA ALLE OPERAZIONI DI VOLO (SIMULATORE)8. ATTIVITA’ DI ADDESTRAMENTO CON MODELLO IN SCALA E VALIDAZIONE LEGGI GNC9. TEST SUL CAMPO CON VELIVOLO VINCOLATO O LIBERO

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• ANALISI AEROMECCANICA DEL VELIVOLO E CARATTERIZZAZIONE DEI SOTTOSISTEMI RILEVANTI

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• PROGETTAZIONE DI UN SIMULATORE DI VOLO IN GRADO DI RAPPRESENTARE LA DINAMICA DEL VELIVOLO, L’AMBIENTE CIRCOSTANTE E I SOTTOSISTEMI COINVOLTI

• ANALISI DELLE CARATTERISTICHE DI PRESTAZIONE, STABILITA’, MANOVRABILITA’ E AGILITA’ 12

STEP 3: DESIGN OF CONTROL LAWS

• SVILUPPO DELLE LEGGI DI GUIDA, NAVIGAZIONE E CONTROLLO• DEFINIZIONE DI LOGICHE SECONDO MACCHINE A STATO

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• TEST DI VOLO CON PROFILI DI MANOVRA FINALIZZATI AD ECCITARE I PRINCIPALI MODI DINAMICI DEL VELIVOLO• ANALISI DEI DATI ACQUISITI E RAFFINAMENTO DEL MODELLO MATEMATICO

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STEP 5: HARDWARE-IN-THE-LOOP TESTS

• IMPLEMENTAZIONE DELL’ARCHITETTURA DEL FLIGHT MANAGEMENT SYSTEM NELL’HARDWARE DI VOLO• CHIUSURA DI UN ANELLO DI SIMULAZIONE CON COMPONENTI HARDWARE• ESEMPIO: COMPUTER 1 RT: VELIVOLO + SENSORI; COMPUTER 2 RT: FLIGHT MANAGEMENT SYSTEM

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• ANALISI E CARATTERIZZAZIONE DEI SISTEMI RADIO, SENSORI E ATTUATORI

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• ADDESTRAMENTO PILOTA AL SIMULATORE, TRACCIAMENTO CURVA DI APPRENDIMENTO• VALUTAZIONE QUALITA’ DI VOLO IN CICLO APERTO E IN CICLO CHIUSO• VALUATAZIONE ERGONOMIA DI PILOTAGGIO 17

STEP 8: PILOT TRAINING AND GNC VALIDATION ON SCALE MODEL

• ADDESTRAMENTO PILOTA SU MODELLO IN SCALA CON DINAMICHE APPOSITAMENTE MODIFICATE• VALIDAZIONE DELL’IMPLEMENTAZIONE DELLE LEGGI GNC SU HARDWARE DI VOLO

STEP 8: PILOT TRAINING AND GNC VALIDATION ON SCALE MODEL

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STEP 8: PILOT TRAINING AND GNC VALIDATION ON SCALE MODEL

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1° STEP: PURE MANUAL CONTROL

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2° STEP: YAW RATE CONTROLLER

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3° STEP: ROLL AND PITCH DAMPERS

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4° STEP: ROLL AND PITCH ATTITUDEAUTOPILOTS

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CREDITS

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CIRI Aerospace www.aeronautica.unibo.it fabrizio.giulietti@unibo.it emanuele.deangelis4@unibo.it