Aeromobile ad ala fissa a controllo remoto di tipo VTOL (Vertical Take-Off and Landing)

The project focuses on the construction of a fixed-wing drone with VTOL (Vertical Take-Off and Landing) features. It consists on a glider (a 1: 5 scale model of the Pilatus B4) which is converted into a QuadPlane (this term indicates the union of a fixed-wing model aircraft and a multicopter). It possesses aerodynamic efficiency, and is at the same time, capable to take off and land vertically, similarly to traditional multicopters. It rapresents a new kind of drone, capable of performing long-range missions autonomously. The study starts from studying the model from an aerodynamic and mechanics point of view. The take-off of the VTOL model is then described in its three phases: the climb, the transition and the flight. Mathematical models for the study of dynamics and spreadsheets for the estimation of forces are reported. It describes from a functional point of view all the on-board avionics. This is followed by the design phase of the electrical circuit. We then proceed with the construction of the model, arranging all the components on the VTOL glider model and making the connections. Then the configuration and calibration of the Autopilot system, of sensors, of motors, of servomotors and radio control are presented. Finally, the experimental tests are carried out: the engine are tested with a test bench and the wings are tested with a load test.

Il progetto verte sulla realizzazione di un drone ad ala fissa dotato di caratteristiche VTOL (Vertical Take-Off and Landing). Esso consiste in un aliante (un modello in scala 1:5 del Pilatus B4) che viene convertito in un QuadPlane (termine che indica l'unione di un aeromodello ad ala fissa e di un multicottero). Quest'ultimo conserva caratteristiche di efficienza aerodinamica, e, al contempo, è in grado di decollare e atterrare in verticale, analogamente ai multicotteri tradizionali. Esso è un drone di nuova concezione, capace di eseguire missioni a lungo raggio in modo autonomo. Si inizia dallo studio dell'aliante da un punto di vista aerodinamico e di meccanica del volo. Si descrive poi il decollo del modello VTOL nelle sue tre fasi: la salita, la transizione e il volo. Si riportano dei modelli matematici per lo studio della dinamica e dei fogli di calcolo per la stima delle forze. Si descrive da un punto di vista funzionale e di componentistica tutta la parte tecnologica che costituisce l'avionica di bordo. Ad essa segue la fase di dimensionamento e di progettazione della parte elettrica. Si procede quindi con la costruzione dell'aeromodello, disponendo tutti i componenti sul modello aliante VTOL e realizzando le connessioni. Si presenta quindi la configurazione e calibrazione del sistema Autopilot, dei sensori, dei motori, dei servomotori e del radiocomando. Si conducono infine le prove sperimentali: il test dei motori con ausilio di un banco prova e il test di resistenza meccanica delle ali al carico.