L'insegnamento introduce il concetto di simulazione del volo, fornendo gli elementi essenziali per la progettazione, lo sviluppo e l’utilizzo del simulatore di volo sia dal punto di vista progetto del velivolo sia da quello della verifica delle prestazioni, delle qualità di volo e l'addestramento dei piloti.

Capacità di utilizzo di tecniche di programmazione e di applicazione dei concetti acquisiti nei corsi di Meccanica del Volo.

Avere acquisito le nozioni fondamentali di informatica, fisica, meccanica, meccanica del volo e programmazione.

Introduzione sulla simulazione. Cenni storici. Classificazione dei simulatori di volo. Il simulatore come strumento per lo sviluppo del progetto. Il simulatore per l’addestramento. La simulazione in volo. Aspetti del progetto dei simulatori di volo. Definizione dei vari step di simulazione, inclusa la simulazione processor-in-the loop e hardware-in-the loop. Definizione del modello matematico del velivolo. Sistemi di riferimento e trasformazioni di coordinate. Cenni sulla dinamica del velivolo rigido, estesa anche al volo in alta incidenza. Equazioni del moto e loro linearizzazione. Metodologie di integrazione delle equazioni del moto. Costruzione dei database aerodinamici. Modelli matematici del velivolo (ala fissa) finalizzati alla simulazione del volo. Risposta ai comandi. Dominio del tempo e della frequenza. Simulatori per droni ad ala fissa e multirotorici: modelli lineari, nonlineari e sviluppo dei vari elementi del simulatore. Metodi di identificazione dei parametri di un sistema. Criteri di realizzazione di un simulatore. Linguaggi ed ambienti di programmazione. Descrizione software e hardware di simulazione. Concetto di scenario sintetico, in particolare della realtà virtuale. Ambiente ROS e Gazebo: definizione e applicazione per sistemi robotici. Simulation in the loop e autopiloti di droni. Ambiente ROS e Python: definizione e applicazione ad un robot da terra. Simulatori open-loop e closed-loop. Simulatori di progetto e di ricerca: differenze tra i simulatori in ambiente di ricerca-universitario e in ambito industriale.

È prevista un'esercitazione pratica con un simulatore di volo di un velivolo commerciale (Airbus A320), che prevede la programmazione, l'esecuzione e l'analisi di una missione reale. Inoltre, si potrà sviluppare un nodo ROS per un piccolo robot da terra. Di norma per ogni ora di esercitazione in aula l’allievo deve prevedere, nell’ambito dei crediti assegnati, un lavoro personale a casa per completamenti ed integrazioni (progetto individuale).

Si utilizza materiale didattico apposito che non coincide con testi disponibili. A questi si fa comunque esplicito riferimento nel materiale fornito, dove vengono consigliati alcuni testi per gli approfondimenti. Le dispense (in parte in inglese), gli stampati delle diapositive utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all’insegnamento sul portale della didattica.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato progettuale individuale; Elaborato progettuale in gruppo;

Exam: Written test; Individual project; Group project;

... Il superamento dell’esame per il corso 02IIQMT - Simulazione del volo prevede quanto segue: • Preparazione di un rapporto tecnico relativo al simulatore A320. Questo documento dovrà essere consegnato COMPLETO entro l’ultima lezione del corso. La valutazione del risultato prodotto sarà collettiva (max 2/30). • Preparazione di una relazione di progetto relativa allo sviluppo di un simulatore. Lo stile editoriale deve essere quello di un “tutorial” ovvero di una guida ragionata all’utilizzo del programma (con esempi e risultati tipici). Questo documento dovrà essere consegnato COMPLETO entro due giorni prima (48h) dell’appello in cui si risulta iscritti. Il progetto dovrà essere svolto in forma individuale e riportare tutto quanto ritenuto essenziale per descrivere la soluzione implementativa adottata. La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 14/30). • Redazione in aula di un elaborato scritto in risposta (forma aperta) ad una serie di quesiti tecnici specifici. La prova scritta dura 2 ore. La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 16/30). L'utilizzo del simulatore A320 è a scelta dello studente. L'alternativa sarà lo sviluppo di un nodo ROS con modalità di esame come segue. • Sviluppo di un nodo ROS per un robot da terra. Un report (max 4 pagine) con i risultati di simulazione dovr`a essere consegnato due giorni prima dell’appello. La valutazione del risultato prodotto sarà collettiva (max 4/30). • Preparazione di una relazione di progetto relativa allo sviluppo di un simulatore con valutazione delle sole condizioni di trimmaggio. Lo stile editoriale deve essere quello di un “tutorial” ovvero di una guida ragionata all’utilizzo del programma (con esempi e risultati tipici). Questo documento dovrà essere consegnato COMPLETO entro due giorni prima (48h) dell’appello in cui si risulta iscritti. Il progetto dovrà essere svolto in forma individuale e riportare tutto quanto ritenuto essenziale per descrivere la soluzione implementativa adottata. La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 12/30). • Redazione in aula di un elaborato scritto in risposta (forma aperta) ad una serie di quesiti tecnici specifici. La prova scritta dura 2 ore. La valutazione del risultato prodotto sarà individuale (max 16/30).

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.