Ottimizzazione di una manovra di planata utilizzando un algoritmo genetico

Studying aircraft maneuvers in atmospheric flight is both fascinating and complex due to the number of nondeterministic variables present in the system. A significant number of simplifications are necessary for university-level study. This thesis aims to develop a simple realistic model to analyze a gliding maneuver and compare it with that of an ideal theoretical model. The objective is to evaluate whether a realistic model, which includes dynamic effects and the pilot's intervention on lift control, can guarantee a greater range than a simplified model. The overall project was implemented using an open-source approach, avoiding commercial software, and using an advanced optimization approach using a genetic evolutionary method to determine the optimal glide path. This required extensive multidisciplinary knowledge, including aerodynamics, flight dynamics, optimization methods, and many other skills developed through personal study and research. The approach used will be described in detail throughout the course of the project, including intermediate developments, difficulties encountered, solutions adopted, and many other challenges encountered throughout the project. Extensive chapters are included, covering the basic theoretical knowledge necessary to understand the entire project. The results presented will demonstrate the trajectories calculated by the optimizer and how they vary depending on the changes made to the system setup. These results can only be considered a beginning, as future developments for such an application are virtually limitless.

Lo studio delle manovre dei velivoli in volo atmosferico è tanto affascinante quanto complesso per via del numero di variabili non deterministiche presenti nel sistema, al fine di uno studio didattico universitario è necessario introdurre un numero considerevole di semplificazioni. Questa tesi si propone di realizzare un modello semplice ma privo di semplificazioni, per analizzare una manovra di planata e confrontarla con quella del modello teorico ideale. L’obiettivo è valutare se un modello realistico, che include effetti dinamici e l’azione del pilota sul controllo della portanza, possa garantire un’autonomia chilometrica superiore rispetto a un modello semplificato. Il progetto nel complesso è stato implementato utilizzando un approccio open-source, evitando software commerciali, e usando un approccio di ottimizzazione avanzata avvalendosi di un metodo genetico evolutivo per determinare la traiettoria di planata ottimale. Il tutto ha richiesto forti conoscenze multidisciplinari, come aerodinamica, dinamica del volo, metodi di ottimizzazione, e molte altre nate da studio e ricerca personale. Nel corso della trattazione verrà descritto nel dettaglio l’approccio utilizzato, con presentazione di sviluppi intermedi, difficoltà riscontrate, soluzioni adottate e molte altre sfide che si sono affrontate nel corso del progetto. Sono inclusi ampi capitoli dedicati alle conoscenze teoriche di base necessarie alla comprensione di tutta la trattazione. I risultati presentati mostreranno le traiettorie calcolate dall’ottimizzatore e come esse variano a seconda delle modifiche che si effettuano nell’impostazione del sistema. Questi risultati possono considerarsi solo un inizio, in quanto gli sviluppi futuri di una tale applicazione sono pressoché illimitate.