Progetto preliminare di un drone VTOL per applicazione ad elevata autonomia chilometrica ed oraria

Il seguente elaborato ha come scopo quello di presentare un progetto preliminare di un drone VTOL ibrido ad elevata autonomia chilometrica ed oraria che rispetti i requisiti assegnati dall’azienda ospitante Siralab Robotics. In particolare, essi sono: massima apertura alare di 1.6m, massimo peso a pieno carico di 2kg e decollo ad assetto verticale [fig.21]. È stato richiesto dalla suddetta azienda, per prima cosa, di verificare la fattibilità del progetto in termini di peso il quale è dipendente dalla potenza necessaria. Una prima iterazione ha permesso di rispondere in maniera affermativa a questa domanda, per questo la seconda richiesta è stata quella di analizzare nel dettaglio le fasi di salita, rotazione e crociera in termini di cinematica, potenza richiesta dal sistema propulsivo e deflessioni delle superfici di controllo per l’equilibrio. Per raggiungere gli obbiettivi richiesti, il primo step è stata la scelta della configurazione e dei parametri geometrici fondamentali tali da permettere una realistica posizione del baricentro, un elevato margine di stabilità longitudinale e una massa complessiva della sola struttura inferiore ai 2kg in modo d’avere capacità di carico aggiuntiva per il payload. Prima di analizzare l’intero profilo di missione, è stato consigliato dall’azienda ospitante di utilizzare il software XFLR5 per calcolare i coefficienti aerodinamici d’interesse. Il software in questione non fornisce direttamente i coefficienti, per questo è stata necessaria un’interpolazione a posteriori, con il software Matlab, dei dati ricavati dalle simulazioni in XFLR5. Unendo quest’ultimi ad un modello sperimentale della spinta dell’elica {20}, è stata possibile l’analisi delle tre fasi suddette. Poiché la crociera è la condizione di maggiore interesse per il drone in oggetto, è stata calcolata in conclusione, grazie ad un modello sperimentale di scarica della batteria {25}, l’autonomia chilometrica ed oraria al variare della velocità di trim.